Question

草酸亚铁晶体（FeC₂O₄?2H₂O）用作分析试剂及显影剂和新型电池材料磷酸亚铁锂的生产．回答下列问题：
I兴趣小组对草酸亚铁晶体的分解产物进行实验和探究．探究分解得到的固体产物中铁元素的存在形式．
（1）提出假设
假设一：

 

；假设二：全部是FeO；假设三：FeO和Fe混合物．
（2）设计实验方案证明假设三．
限选试剂：稀盐酸、新制的氯水、0.1mol?L^-1CuSO₄溶液、20% KSCN溶液、蒸馏水．

实验步骤	现象与结论
步骤1：向试管中加入少量固体产物，再加入足量   ，充分振荡	若溶液颜色明显改变，且有   生成，则证明有铁质存在
步骤2：将步骤1中得到浊液过滤，并用蒸馏水洗涤至洗涤液无色
步骤3：取步骤2得到的少量固体于试管中滴加

Ⅱ兴趣小组在文献中查阅到，FeC₂0₄?2H₂0受热分解时，固体质量随温度变化的曲线如图所示，写出加热到400℃时，FeC₂0₄?2H₂0晶体受热分解的化学方程式为：

 

根据图象，如有1.0g草酸亚铁晶体在坩埚中敞口充分加热，最终残留黑色固体的质量大于0.4g．某同学由此得出结论：假设二不成立．你是否同意该同学的结论，并简述理由：

 

．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计,探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验设计题

分析：Ⅰ．（1）依据假设2、3分析假设1的内容；
（2）依据假设3是铁和氧化亚铁的混合物，利用硫酸铜溶液和铁反应生成铜的现象分析证明铁的存在，过滤后用蒸馏水洗涤，取固体用盐酸溶解后加入过氧化氢氧化为铁离子，加入硫氰酸钾溶液若出现血红色现象证明含有氧化亚铁，据此设计实验步骤检验；
Ⅱ．氧化亚铁溶解于盐酸生成氯化亚铁溶液，加入KSCN溶液，若溶液不变红证明假设一正确；
定量实验：根据图中提供的信息，通过计算可以判断反应的化学方程式和物质的化学式；
如有1.0g草酸亚铁晶体在坩埚中敞口充分加热，最终残留黑色固体的质量大于0.4g．某同学由此得出结论：假设一不成立不合理，氧化亚铁可以被空气氧化；
Ⅱ．根据图中提供的信息，通过计算可以判断反应的化学方程式和物质的化学式；
如有1.0g草酸亚铁晶体在坩埚中敞口充分加热，最终残留黑色固体的质量大于0.4g．某同学由此得出结论：假设一不成立不合理，氧化亚铁可以被空气氧化．

解答： 解Ⅰ：（1）假设2：FeO； 假设3：FeO和Fe混合物，则假设1为Fe，
故答案为：Fe；
②依据题干所提供的试剂结合假设3的混合物组成为铁和氧化亚铁的性质分析设计实验步骤为，向试管中加入少量固体产物，再加入足量硫酸铜溶液，充分振荡，若溶液颜色明显改变，且有暗红色固体物质生成证明有铁单质存在，将步骤1中得到的浊液过滤，并用蒸馏水洗涤至洗涤液无色，取步骤2得到的少量固体与试管中，滴加过量HCl，静置，取上层清液，滴加适量H₂O₂，充分振荡后滴加KSCN，若溶液呈血红色证明含有氧化亚铁，
故答案为：

实验步骤	现象与结论
步骤1：硫酸铜溶液	（暗）红色固体
步骤3：过量HCl，静置，取上层清液，滴加几滴KSCN溶液，再滴加适量新制的氯水，充分振荡	若滴加适量新制的氯水后溶液呈红色，则证明有FeO

；
II．通过剩余固体的质量可知，过程Ⅰ发生的反应是：草酸亚铁晶体受热失去结晶水，设失去结晶水x，图象分析可知固体质量变化1.0-0.8=0.2g，依据则反应的化学方程式计算为：
FeC₂O₄?2H₂O

△   .

FeC₂O₄+（2-x）H₂O+xH₂O△m
 180                                 18x
  1.0                                0.2
解得：x=2
加热到300°C，晶体全部失去结晶水生成草酸亚铁和水，
继续加热到400°C，固体质量减少0.8g-0.4g=0.4g；此时草酸亚铁分解减少的是气体质量，反应过程中一定存在反应生成氧化亚铁和二氧化碳，铁元素化合价不变时，依据元素化合价变化和电子守恒可知碳元素化合价从+3价变化为+4价，一定有化合价降低生成+2价的一氧化碳，反应的化学方程式为：FeC₂O₄

△   .

FeO+CO+CO₂，分析图象可知；
FeC₂O₄

△   .

FeO+CO+CO₂ △m
  144               72     
   0.8              0.4
计算结果符合图象固体质量变化，所以反应的化学方程式为：FeC₂O₄.2H₂O

△   .

FeO+CO↑+CO₂↑+2H₂O；
如有1.0g草酸亚铁晶体在坩埚中敞口充分加热，依据铁元素守恒计算得到若生成氧化亚铁，质量为0.4g，但实验过程中最终残留黑色固体的质量大于0.4g，可能是实验未在密闭容器中进行，氧化亚铁被空气氧化为氧化铁，所以“某同学由此得出结论：假设一不成立”不合理，
故答案为：FeC₂O₄.2H₂O

△   .

FeO+CO↑+CO₂↑+2H₂O；不同意，实验未在密闭容器中进行，FeO会被空气进一步氧化，生成铁的其它氧化物．

点评：本题考查了探究物质组成、测量物质含量及性质实验方案的设计，题目难度中等，注意掌握物质的性质及检验方法，（II）为易错点，正确分析曲线变化为解答本题的关键，试题培养了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力．