Question

1．甲、乙、丙三位同学分别做了以下三个实验．
实验一：草酸晶体（H₂C₂O₄）和浓硫酸混合缓慢加热时，可发生如下反应：H₂C₂O₄=CO₂↑+CO↑+H₂O．甲同学设计了如图1实验装置，用来制取干燥纯净的CO气体，并用生成的CO气体还原Fe_xO_y，制取铁粉．

（1）装置B的作用是吸收制备CO时产生的CO₂．装置E中的现象是澄清石灰水变浑浊．装置F的作用是除CO防止污染空气．
（2）若Fe_xO_y为0.4g，生成的气体与过量澄清石灰水反应生成0.75g白色沉淀，则Fe_xO_y的化学式为Fe₂O₃．
实验二：乙同学用如图2所示仪器在实验室制备少量无水FeCl₃，按气流由左到右顺序，仪器连接顺序的是a-e-d-c-b-h-i-g．
实验三：丙同学用如图3实验装置可制得纯净的Fe（OH）₂沉淀．两极材料分别为石墨和铁．
①a电极材料为Fe，其电极反应式为Fe-2e^-=Fe²⁺．
②液体c为苯，其作用是隔绝空气防止氢氧化亚铁被氧化．

Answer 1

分析 实验一：（1）草酸晶体（H₂C₂O₄）在浓硫酸条件下加热分解：H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+CO↑+H₂O，为了制取干燥纯净的CO气体，并用生成的CO气体还原Fe_xO_y，制取铁粉，所以装置B氢氧化钠为吸收生成的二氧化碳气体，装置C浓硫酸为干燥CO，E澄清石灰水为检验CO还原Fe_xO_y生成的产物二氧化碳气体，最后点燃除去多余的CO，防止污染空气，据此分析；
（2）依据C守恒关系可得：CO～CO₂～CaCO₃，Fe_xO_y中氧的质量为：m（CO₂）-m（CO），根据碳酸钙的量可计算出该氧化物中氧元素的物质的量、质量，然后根据该氧化物的质量计算出铁元素的质量，最后计算出铁元素与氧元素的物质的量之比即可；
实验二：实验室制备无水氯化铁，需要先制取纯净、干燥的氯气，用a装置制备氯气，制取出的氯气中有HCl和水蒸气，应先用饱和食盐水洗气除去HCl，选用ed，由于无水氯化铁遇潮湿空气极易吸水生成FeCl₃•nH₂O，cb用于干燥氯气，制取了纯净干燥的氯气后，通入铁粉，在加热条件下与铁粉反应，氯气是污染性气体，连接尾气处理装置吸收未反应的氯气，防止污染空气，根据实验原理和目的及各装置的作用决定仪器排列组装顺序；
实验三：①制纯净的Fe（OH）₂沉淀，则Fe为阳极，失去电子，a与电源正极相连，则a为阳极；
②苯的密度水的小，不溶于水，可隔绝空气，防止氢氧化亚铁被氧化．

解答 解：实验一：（1）草酸晶体（H₂C₂O₄）在浓硫酸条件下加热分解：H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+CO↑+H₂O，为了制取干燥纯净的CO气体，并用生成的CO气体还原Fe_xO_y，制取铁粉，所以装置B氢氧化钠为吸收生成的二氧化碳气体，装置C浓硫酸为干燥CO，E澄清石灰水为检验CO还原Fe_xO_y生成的产物二氧化碳气体，则看到的现象为澄清石灰水变浑浊，最后F处点燃除去多余的CO，防止污染空气，故答案为：吸收制备CO时产生的CO₂；澄清石灰水变浑浊；除CO防止污染空气；
（2）依据C守恒关系可得：CO～CO₂～CaCO₃，0.75g白色沉淀为碳酸钙，则：n（CaCO₃）=n（CO）=$\frac{0.75g}{100g/mol}$=7.5×10^-3mol，
则Fe_xO_y中氧元素的质量为：m（CO₂）-m（CO）=44 g•mol^-1×7.5×10^-3mol-28 g•mol^-1×7.5×10^-3mol=0.12g，
0.4g Fe_xO_y中铁元素的物质的量为：n（Fe）=$\frac{0.4g-0.12g}{56g/mol}$=0.005mol，
0.4g Fe_xO_y中氧元素的物质的量为：n（O）=$\frac{0.12g}{16g/mol}$=0.0075 mol，
则：$\frac{x}{y}$=$\frac{0.005mol}{0.0075mol}$=$\frac{2}{3}$，所以Fe_xO_y的化学式为Fe₂O₃，
故答案为：Fe₂O₃；
实验二：实验室制备无水氯化铁，需要先制取纯净、干燥的氯气，用a装置制备氯气，故最先使用的仪器是a；
浓盐酸有挥发性，所以氯气中含有氯化氢气体，制取出的氯气中有HCl和水蒸气，氯化氢极易溶于水，氯气能溶于水，且与水反应，Cl₂+H₂O=H⁺+Cl^-+HClO，食盐水溶液中的氯离子抑制氯气的溶解，降低氯气的溶解度，所以可用饱和食盐水除去氯气中混有的氯化氢气体，而洗气时，气体要长进短出，故接下来的气流的方向是e→d；
然后用浓硫酸干燥氯气，故接下来的气流的方向是c→b；
制取了纯净干燥的氯气后，通入铁粉，在加热条件下与铁粉反应，故接下来连h；
氯气是污染性气体，对空气有污染，故应连接尾气处理装置，考虑到氯气是酸性气体，故要用碱液来吸收，故接下来通入NaOH 溶液，气流的方向是i→g；故仪器连接顺序正确的是a-e-d-c-b-h-i-g，故答案为：a-e-d-c-b-h-i-g；
实验三：①制纯净的Fe（OH）₂沉淀，则Fe为阳极，失去电子，a与电源正极相连，则a为阳极，a电极反应式为Fe-2e^-=Fe²⁺，故答案为：Fe；Fe-2e^-=Fe²⁺；
②苯的密度水的小，不溶于水，可隔绝空气，防止氢氧化亚铁被氧化，为防止氢氧化亚铁被氧化，并在实验加入苯之前，对c溶液进行加热煮沸的目的是排出溶液中的氧气，故答案为：隔绝空气防止氢氧化亚铁被氧化．

点评 本题考查了制备实验方案设计评价以及电解原理，侧重考查装置的作用、仪器的连接顺序的问题以及计算等，重点是掌握制备原理及离子放电顺序是解本题关键，题目难度中等．