Question

19．某化学兴趣小组探究草酸亚铁晶体（FeC₂O₄•nH₂O）分解反应原理，实验如图1．

（1）F仪器名称为酒精灯．
（2）实验操作顺序为：④→①→③→②→⑤→⑥．
①加入药品；②装置A、E加热一段时间；③开始通入N₂；④检查装置气密性；⑤观察到现象，停止加热装置A、E；⑥停止通入N₂
（3）在实验中观察到B中出现浑浊，E的硬质玻管内固体变红，则证明的气体产物是CO₂、CO．
（4）C装置的作用是除去二氧化碳气体．
（5）结合（3）小题对A中残留固体提出如下猜想，你认为不合理的是ad．（选项填字母）
a．只有FeCO₃  b．只有FeO  c．FeCO₃和FeO混合物  d．只有Fe₂O₃
（6）草酸亚铁晶体加热分解有如图2实验数据，已知图中N时刚好完全失去结晶水，试通过计算和分析，写出将草酸亚铁晶体加热至P时的化学方程式FeC₂O₄•2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CO↑+CO₂↑+2H₂O．

Answer 1

分析 实验时先通一会氮气，其目的是利用氮气排除装置中的空气，避免空气中二氧化碳对实验造成干扰，加热AE，观察到现象，停止加热装置A、E，继续通入N₂，其目的是实验结束把生成的产物全部赶到后面的装置充分反应，减少测定误差，最后停止通入氮气，草酸亚铁晶体分解生成的气体进入装置B检验是否生成二氧化碳气体，通过氢氧化钠溶液除去二氧化碳，装置D吸收水蒸气，气体进入装置E，还原氧化铜生成红色铜证明一氧化碳的存在，最后剩余一氧化碳点燃处理，防止污染空气，
（1）F为酒精灯；
（2）利用生成氮气提供惰性环境，避免干扰分解产物的分析和验证，加入药品前，应该进行的实验操作是检查装置气密性检查，实验时先通一会氮气，其目的是利用氮气排除装置中的空气，加热AE，观察到现象，停止加热装置A、E，继续通入N₂；
（3）B中是澄清石灰水，生成沉淀证明生成二氧化碳，证明一氧化碳生成可以利用装置E，一氧化碳还原氧化铜反应生成二氧化碳说明；
（4）C中氢氧化钠溶液是吸收二氧化碳，避免干扰一氧化碳的检验；
（5）分解生成物有二氧化碳、一氧化碳，依据氧化还原反应电子转移守恒分析判断；
（6）N点残留固体质量占原样品总质量的百分数位80%，损失20%，FeC₂O₄．nH₂O中结晶水的质量，$\frac{18n}{144+18n}$×100%=20%，n=2，故M→N发生反应是FeC₂O₄.2H₂O加热失去结晶水；由图可知已知图中N时刚好完全失去结晶水，加热至P时，分解完全，假定草酸亚铁晶体为180g，其物质的量为1mol，则P固体的质量为180g×40%=72g，铁元素质量为1mol×56g/mol=56，故应含有氧元素为72g-56g=16g，即铁原子与氧原子物质的量之比为1：1，应为FeO，N点到P点是FeC₂O₄分解的反应．

解答 解：（1）仪器图形和作用可知F为酒精灯，故答案为：酒精灯；
（2）实验时先通一会氮气，其目的是利用氮气排除装置中的空气，避免空气中二氧化碳对实验造成干扰，加热AE，观察到现象，停止加热装置A、E，继续通入N₂，其目的是实验结束把生成的产物全部赶到后面的装置充分反应，减少测定误差，最后停止通入氮气，实验操作顺序为④①③②⑤⑥，
故答案为：③②⑤⑥；
（3）在实验中观察到B中出现浑浊，说明生成物中有二氧化碳气体，E的硬质玻管内固体变红，说明是一氧化碳还原氧化铜得到金属铜，证明分解生成物中含CO₂、CO，
故答案为：CO₂、CO；
（4）C中氢氧化钠溶液是吸收二氧化碳，避免干扰一氧化碳的检验，
故答案为：除去二氧化碳气体；
（5）结合（3）可知生成产物中含二氧化碳和一氧化碳，草酸亚铁晶体（FeC₂O₄•nH₂O）分解，其中碳元素化合价+3价变化为+4价和+2价，得到一氧化碳和二氧化碳物质的量之比为1：1，依据氧化还原反应电子守恒可知亚铁离子化合价未发生变化，碳酸亚铁分解生成二氧化碳和氧化亚铁，若只有碳酸亚铁，不能生成二氧化碳，
故答案为：ad；
（6）N点残留固体质量占原样品总质量的百分数位80%，损失20%为结晶水的质量含量，FeC₂O₄．nH₂O中结晶水的质量，$\frac{18n}{144+18n}$×100%=20%，n=2，故M→N发生反应是FeC₂O₄.2H₂O加热失去结晶水；由图可知N加热生成P时，分解完全，假定草酸亚铁晶体为180g，其物质的量为1mol，则C固体的质量为180g×40%=72g，铁元素质量为1mol×56g/mol=56，故应含有氧元素为72g-56g=16g，氧原子物质的量为1mol，即铁原子与氧原子物质的量之比为1：1，应为FeO，依据氧化还原反应电子守恒分析计算，碳元素化合价从+3价变化为+2价和+3价，生成一氧化碳和二氧化碳气体，原子守恒配平写出化学方程式；FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CO↑+CO₂↑+2H₂O；
故答案为：FeC₂O₄•2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CO↑+CO₂↑+2H₂O．

点评 本题结合草酸亚铁晶体的分解考查了实验方案设计、实验现象分析、实验数据分析、根据化学式的计算等知识点，综合性较强，题目难度中等．