Question

6．某化学实验小组欲测定铁的氧化物（Fe_xO_y）样品组成，查阅资料发现：甲酸（HCOOH）是一种有刺激性气味的无色液体，易挥发，有较强的还原性，熔点8.4℃，沸点100.7℃，能与水、乙醇互溶，甲酸与浓硫酸共热可制备一氧化碳：HCOOH$→_{△}^{浓硫酸}$H₂O+CO↑，制备时先加热浓硫酸至80℃-90℃，再逐滴滴入甲酸．根据以上信息设计了实验装置，如图所示：
请回答下列问题：
（1）仪器中装入的试剂：B甲酸、C氢氧化钠溶液、D浓硫酸．
（2）该实验装置A仪器中须添加一种玻璃仪器，其名称为温度计；连接好装置后应首先检查气密性．
（3）“加热反应管E”和“从B向A逐滴滴加液体”这两步操作应该先进行的是从B向A逐滴滴加液体．在这两步之间还应进行的操作是检验CO的纯度．
（4）反应过程中F管（内盛碱石灰）逸出的气体是CO，其处理方法是在F管出口处点燃或用气球收集．
（5）测得下列数据①空E管的质量为16.6g；②E管和Fe_xO_y样品的总质量为27.4g；③反应后冷却至室温称量E管和铁粉的总质量为25.0g（经确认样品全部变为铁粉）计算可知该铁的氧化物化学式为FeO．
（6）设计实验证明：
①甲酸的酸性比碳酸的强向盛有少量NaHCO₃的试管里滴加甲酸溶液有气泡产生．
②Fe²⁺的氧化性比Cu²⁺的弱向盛有少量硫酸铜溶液的试管里加入铁粉，振荡有红色固体出现，溶液由蓝色变为浅绿色．

Answer 1

分析 装置A为烧瓶盛放浓硫酸，分液漏斗中盛放甲酸，制备时先加热浓硫酸至80℃-90℃，再逐滴滴入甲酸，发生反应HCOOH$→_{△}^{浓硫酸}$H₂O+CO↑，通过装置C中的氢氧化钠溶液吸收挥发出的甲酸，通过装置D中 的浓硫酸吸收气体中的水蒸气，得到干燥气体一氧化碳，通过装置E中和固体铁的氧化物加热反应生成铁和二氧化碳，通过装置F吸收生成的二氧化碳，剩余气体一氧化碳点燃处理，
（1）仪器中分别盛放的试剂分别为甲酸；氢氧化钠溶液；浓硫酸；
（2）该实验装置A仪器中须添加一种玻璃仪器应为温度计，可知反应温度80℃-90℃，防止甲酸挥发，气体发生装置和除杂装置、性质验证装置等需要保持装置气密性；
（3）实验过程中应先点燃烧瓶处酒精灯，生成气体充满装置后再加热装置E处酒精灯，在这两步之间需要检验一氧化碳的纯度，防止进入装置E中的一氧化碳混有空气加热爆炸；
（4）反应过程中F管（内盛碱石灰）逸出的气体是一氧化碳，不能排放到空气中，需要点燃处理；
（5）测得下列数据①空E管的质量为16.6g；②E管和Fe_xO_y样品的总质量为27.4g；③反应后冷却至室温称量E管和铁粉的总质量为25.0g（经确认样品全部变为铁粉），得到铁的氧化物质量=27.4g-16.6g=10.8g，生成铁的质量=25.0g-16.6g=8.4g，依据元素守恒计算氧元素和铁元素物质的量得到氧化物化学式；
（6）①甲酸的酸性比碳酸的强，可以设计甲酸和碳酸氢钠溶液反应生成二氧化碳验证酸性强弱；
②Fe²⁺的氧化性比Cu²⁺的弱，依据氧化剂影响大于氧化产物设计，把铁放入硫酸铜溶液中反应生成铜和硫酸亚铁证明．

解答 解：装置A为烧瓶盛放浓硫酸，分液漏斗中盛放甲酸，制备时先加热浓硫酸至80℃-90℃，再逐滴滴入甲酸，发生反应HCOOH$→_{△}^{浓硫酸}$H₂O+CO↑，通过装置C中的氢氧化钠溶液吸收挥发出的甲酸，通过装置D中 的浓硫酸吸收气体中的水蒸气，得到干燥气体一氧化碳，通过装置E中和固体铁的氧化物加热反应生成铁和二氧化碳，通过装置F吸收生成的二氧化碳，剩余气体一氧化碳点燃处理，
（1）依据分析过程可知，仪器中分别盛放的试剂分别为：B中为甲酸、C中为氢氧化钠溶液、D中为浓硫酸，
故答案为：甲酸；氢氧化钠溶液；浓硫酸；
（2）题干可知反应温度80℃-90℃，该实验装置A仪器中须添加一种玻璃仪器应为温度计，防止甲酸挥发，气体发生装置和除杂装置、性质验证装置等需要保持装置气密性，故答案为：温度计；检查气密性；
（3）实验过程中应先点燃烧瓶处酒精灯，生成气体充满装置后再加热装置E处酒精灯，在这两步之间需要检验一氧化碳的纯度，防止进入装置E中的一氧化碳混有空气加热爆炸，“加热反应管E”和“从B向A逐滴滴加液体”这两步操作应该先进行的是：从B向A逐滴滴加液体，在这两步之间还应进行的操作是检验CO的纯度，
故答案为：从B向A逐滴滴加液体；检验CO的纯度；
（4）反应过程中F管（内盛碱石灰）逸出的气体是一氧化碳，不能排放到空气中，需要点燃或用气球收集处理，
故答案为：CO；在F管出口处点燃或用气球收集；
（5）测得下列数据①空E管的质量为16.6g；②E管和Fe_xO_y样品的总质量为27.4g；③反应后冷却至室温称量E管和铁粉的总质量为25.0g（经确认样品全部变为铁粉），得到铁的氧化物质量=27.4g-16.6g=10.8g，生成铁的质量=25.0g-16.6g=8.4g，依据元素守恒计算氧元素和铁元素物质的量得到氧化物化学式n（Fe）：n（O）=$\frac{8.4g}{56g/mol}$：$\frac{10.8g-8.4g}{16g/mol}$=1：1，化学式为FeO，
故答案为：FeO；
（6）①甲酸的酸性比碳酸的强，可以设计甲酸和碳酸氢钠溶液反应生成二氧化碳验证酸性强弱，向盛有少量NaHCO₃的试管里滴加甲酸溶液有气泡产生，说明甲酸酸性强于碳酸，
故答案为；向盛有少量NaHCO₃的试管里滴加甲酸溶液有气泡产生；
②Fe²⁺的氧化性比Cu²⁺的弱，依据氧化剂影响大于氧化产物设计，把铁放入硫酸铜溶液中反应生成铜和硫酸亚铁证明，具体操作为：向盛有少量硫酸铜溶液的试管里加入铁粉，振荡，有红色固体出现，溶液由蓝色变为浅绿色，说明铜离子氧化性大于亚铁离子，
故答案为：向盛有少量硫酸铜溶液的试管里加入铁粉，振荡，有红色固体出现，溶液由蓝色变为浅绿色．

点评 本题考查了实验探究物质组成、实验基本操作和实验过程分析是解题关键，掌握基础是解题关键，题目难度中等．