Question

（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   ▲   ．

 

Answer 1

【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】略