Question

菠菜中含有一定量的草酸（HOOC-COOH）及草酸亚铁，现通过实验探究草酸和草酸亚铁的性质．
Ⅰ．探究草酸的性质

（1）向图甲装置的A试管加入3mL乙醇，然后边震荡试管边加入2mL浓硫酸和2mL草酸，按图甲链接好装置，加热3～5分钟，在B试管中有油状液体产生．该现象说明了反应（填有机反应类型）

 

．导管口在B试管液面上侧附近的原因

 

．
（2）已知草酸分解的化学方程式为H₂C₂O₄

175℃

H₂O+CO₂↑+CO↑．
通常情况下草酸是以二水合草酸晶体（熔点：101.5℃）的形式存在，现用乙装置加热二水合草酸晶体，验证草酸的受热分解产物，但有同学认为该装置不合理．请你根据题给的某些物理常数和试验目的，指出不合理的原因

 

、

 

； （回答两条即可）
Ⅱ．探究草酸亚铁的热分解规律
将1.000克固体FeC₂O₄?2H₂O放在一个可称量的容器中加热灼烧，固体质量随温度升高而变化，测得数据如下表：

温度/℃	25	300	350	400	500	600	900
固体质量/g	1.000	0.800	0.800	0.400	0.444	0.444	0.429

（1）写出25～300℃时，固体发生变化的化学方程式

 

．
（2）500℃时，产物中氧元素的质量分数为

 

．
（3）写出600～900℃时，发生变化的化学方程式

 

．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：Ⅰ（1）草酸含羧基，类比乙醇和乙酸发生酯化反应，可知草酸和乙醇发生了酯化反应；不宜伸入试管B的溶液中是防止加热不充分发生倒吸；
（2）二水合草酸晶体熔点低易液化，导管口方向不对；实验目的是检验所有分解产物，根据装置只能检查二氧化碳，草酸易挥发，没有除去草酸装置；
ⅡFeC₂O₄﹒2H₂O带有结晶水，在25～300℃失去的可能是全部结晶水，也有可能是部分结晶水，若结晶水全部失去，则：FeC₂O₄.2H₂O（s）

△   .

FeC₂O₄（s）+2H₂O（g），固体减少的质量等于其所含结晶水的质量，通过计算验证；
350～400℃，FeC₂O₄进一步分解，质量减少一半，比较FeC₂O₄与铁的氧化物的相对分子质量，只有FeO符合要求，可得出在350～400℃时发生反应化学方程式：在400～500℃，FeO在灼烧过程中质量增加，可能是与空气中的氧气反应生成高价的氧化物．600～900℃的过程中固体质量又减少，由此推测固体物质可能发生如下变化：6FeO～3Fe₂O₃（结合氧原子）～2Fe₃O₄（再失去氧原子），对表中的数据进行验证．

解答： 解：Ⅰ（1）草酸含羧基，类比乙醇和乙酸发生酯化反应，可知草酸和乙醇发生了酯化反应；不宜伸入试管乙的溶液中是为了防止加热不充分发生倒吸，
故答案为：酯化反应（或取代反应）；防止加热不充分而倒吸；
 （2）二水合草酸晶体熔点低易液化，导管口方向不对；实验目的是检验所有分解产物，根据装置只能检查二氧化碳，草酸易挥发，没有除去草酸装置；
故答案为：二水合草酸晶体的熔点低，未分解之前就已经熔化并向试管口流动，不能完成分解实验；该装置只能检验一种分解产物（CO₂），不能检验是否有其他分解产物；在未洗气的情况下将产物通入澄清的石灰水，还可能因草酸蒸汽与石灰水反应生成了草酸钙沉淀而对实验有干扰．（任答两条即可）
II．（1）FeC₂O₄﹒2H₂O带有结晶水，在25～300℃失去的可能是全部结晶水，也有可能是部分结晶水，若结晶水全部失去，则：FeC₂O₄.2H₂O（s）

△   .

FeC₂O₄（s）+2H₂O（g）
             180                        36
             1.000g                     m
m=

1.000g×36

180

=0.2g，
固体减少的质量等于其所含结晶水的质量，因此推测正确；
故答案为：FeC₂O₄.2H₂O

△   .

FeC₂O₄+2H₂O；
（2）350～400℃，FeC₂O₄进一步分解，质量减少一半，比较FeC₂O₄与铁的氧化物的相对分子质量，只有FeO符合要求，可得出在350～400℃时发生反应化学方程式：FeC₂O₄

△   .

FeO+CO↑+CO₂↑；
在400～500℃，FeO在灼烧过程中质量增加，可能是与空气中的氧气反应生成高价的氧化物．600～900℃的过程中固体质量又减少，由此推测固体物质可能发生如下变化：6FeO～3Fe₂O₃（结合氧原子）～2Fe₃O₄（再失去氧原子），对表中的数据进行验证：
2FeO～Fe₂O₃ △m（增加）
144           16
0.400g       

16×0.400g

144

≈0.044g=0.444g-0.400g
3Fe₂O₃～2Fe₃O₄△m（减少）
 480             16
 0.444g        

16×0.444g

480

≈0.015g=（0.444-0.429）g
符合要求．因此500℃时的产物为Fe₂O₃，氧元素的质量分数为30%，600～900℃时发生变化的化学方程式为
6Fe₂O₃

△   .

4Fe₃O₄+O₂↑；
故答案为：30%；
（3）600～900℃时发生变化的化学方程式为6Fe₂O₃

△   .

4Fe₃O₄+O₂↑；
故答案为：6Fe₂O₃

△   .

4Fe₃O₄+O₂↑．

点评：本题考查物质性质探究实验，意在考查考生的基本实验能力及实验数据分析能力，难度较大，要进行合理假设结合数据进行验证，需要熟悉铁的氧化物之间的转化，否则假设就变得困难．