题目

题型：不详难度：来源：

（14分）草酸亚铁晶体（化学组成为FeC₂O₄·xH₂O）是一种淡黄色晶体粉末，常用于照相显影剂及制药工业，是电池材料的制备原料．

5、铁的氧化物被CO还原所需的温度：

草酸亚铁晶体受热分解可以生成四种氧化物，为确定分解后的产物及x的值，某实验小组设计了如下实验装置并进行探究（酒精灯略去，不考虑装置中气体的质量，且无水CuSO₄足量）：

【实验步骤】：
①连接好装置，   ▲  ；
②称量装置B（含两侧弹簧夹）、C的质量；
③在热分解装置中装入一定质量的草酸亚铁晶体，打开弹簧夹a、b，鼓入一段时间氮气；
④   ▲  ，用酒精灯加热热分解装置，直至晶体完全变成黑色，停止加热；
⑤打开弹簧夹a，继续通氮气至装置冷却，关闭弹簧夹a、b；
⑥再次称量装置B、C的质量．
【进行实验】：该小组同学按上述实验步骤进行实验，并记录了如下数据：

	装置B的质量（／g）	装置C的质量（／g）
实验前	145.8	168.2
实验后	140.4	170.0
热分解装置质量为136.8g

 
【实验分析及数据处理】：
（1）实验过程中，装置C中固体颜色变为蓝色，说明草酸亚铁晶体分解生成了   ▲  ，FeC₂O₄·xH₂O中x的值为   ▲  ；
（2）装置E出现黑色物质，说明草酸亚铁晶体分解生成了   ▲  ；
（3）装置C中澄清石灰水变浑浊，说明草酸亚铁晶体分解生成了   ▲  ；
（4）根据上表数据，计算反应后，热解装置中残留黑色物质的化学式；（3分）
（提示：相对分子质量分别为FeC₂O₄：144； H₂O：18）   ▲  ；
（5）实验过程中，鼓入氮气的目的是   ▲  ；
（6）实验后，热解装置中固体的颜色由淡黄色变成黑色，写出草酸亚铁晶体受热分解的化学方程式   ▲  ；
【反思应用】：
（7）有同学认为，实验中生成的CO和铁的氧化物会继续反应生成铁。你认为这种说法是否正确？请说出可能的理由   ▲  ；
（8）经过讨论，同学们一致认为上述实验装置有不足，你认为是什么？   ▲  ；
（9）某些食品的包装袋中，常用氧化亚铁作为防伪试剂，一旦包装打开，立即变成红棕色，写出该反应的化学方程式   ▲  ．

答案

【实验步骤】：①检查气密性   ④关闭弹簧夹a
【实验分析及数据处理】：（1）水    2   （2）CO   （3）CO₂
（4）根据表中数据可得热分解装置中草酸亚铁晶体的质量为145.8g—136.8g = 9.0g，分解后生成水的质量为170.0g—168.2g = 1.8g，则草酸亚铁晶体中FeC₂O₄的质量为9.0g—1.8g =7.2g，
则其中Fe元素质量为
又∵热分解装置中剩余黑色固体质量为140.4g—136.8g = 3.6g，
∴剩余物中氧元素质量为3.6g—2.8g = 0.8g …………………………………   1分
设此黑色物质的化学式为FeaOb，则

∴热解装置中残留黑色物质的化学式为FeO（其他合理答案也可得分）
（5）排尽装置中的空气，以免黑色的残留物（或FeO）被氧化
【反思应用】：（7）不正确，因为温度达不到工业炼铁所需的高温，所以不能相互反应生成Fe；
（8）没有尾气处理装置，会造成CO污染空气；
（9）4FeO + O₂ ="==" 2Fe₂O₃

解析

【实验步骤】：从实验装置图分析可知B是草酸亚铁受热分解的装置，根据实验中气流的方向和基本操作，故答案：①检查气密性    ④关闭弹簧夹a
【实验分析及数据处理】：
（1）无水硫酸铜遇水变蓝色结合实验中装置C中的无水硫酸铜变蓝色，装置C增加的质量既是草酸亚铁中水的质量为分解后生成水的质量：170.0g-168.2g=1.8g，草酸亚铁晶体的质量为145.8g-136.8g=9.0g，9g草酸亚铁晶体中FeC₂O₄的质量为9.0g-1.8g=7.2g，即56+12×2+16×4：18x=7.2：1.8，x=2故（1）答案：水    2    
（2）一氧化碳能与氯化钯溶液反应生成黑色的物质，故（2）答案：CO    
（3）二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，故（3）答案：CO₂
（4）根据表中数据可得热分解装置中草酸亚铁晶体的质量为145.8g-136.8g=9.0g，分解后生成水的质量为170.0g-168.2g=1.8g，则草酸亚铁晶体中FeC₂O₄的质量为9.0g-1.8g=7.2g，
则其中Fe元素质量为
7.2g××100%=2.8g56144    …（1分）
又∵热分解装置中剩余黑色固体质量为140.4g-136.8g=3.6g，
∴剩余物中氧元素质量为3.6g-2.8g=0.8g  …（1分）
设此黑色物质的化学式为FeaOb，则
得       
∴热解装置中残留黑色物质的化学式为FeO
故（4）答案：FeO
（5）A在B草酸亚铁加热分解得装置前，故（5）答案：排尽装置中的空气，以免黑色的残留物（或FeO）被氧化
（6）草酸亚铁晶体受热分解可以生成四种氧化物：FeO、CO₂、CO、H₂O，故（6）答案：
FeC₂O₄?2H₂O FeO+CO₂↑+CO↑+2H₂O
【反思应用】：
（7）酒精灯加热的最高温度，氧化亚铁被一氧化碳还原的温度是710℃，故（7）答案：不正确，因为温度达不到工业炼铁所需的高温，所以不能相互反应生成Fe；
（8）一氧化碳有毒不能直接排入空气中，故（8）答案：没有尾气处理装置，会造成CO污染空气；
（9）氧化铁是红棕色固体，故（9）答案：4FeO+O₂═2Fe₂O₃