Question

用H₂C₂O₄?2H₂O滴加浓H₂SO₄制备CO，通入灼热的铁氧化粉末中，做炼铁实验．但此法制备的CO中含有其他气体，必须除去．现有下列装置：

根据题目要求，回答下列问题：
（1）写出H₂C₂O₄?2H₂O在浓硫酸催化作用下制备CO的化学方程式．

H₂C₂O₄?2H₂O

浓硫酸

△

CO↑+CO₂↑+3H₂O

；
（2）用a～h表示连接顺序，正确顺序为a

deg fcbh

i．
（3）用A～F正确表示下面实验操作的先后顺序：

CADBEF

．
A．点燃甲装置的酒精灯，打开分液漏斗，调节浓硫酸的滴速．
B．点燃乙装置中的酒精灯，加热氧化铁．
C．检查整套装置的气密性．
D．将导管口i处的尾气验纯后，点燃加以处理．
E．待乙装置玻璃管内的Fe₂O₃完全变黑时，熄灭乙装置中的酒精灯．
F．关好甲装置中分液漏斗的开关后，再熄灭该装置中的酒精灯．
（4）空洗气瓶的作用是

防倒吸

，浓硫酸洗气瓶的作用是

干燥CO

．
（5）假设H₂C₂O₄?2H₂O的分解产物以气体形式从a处导出，则该混合气体的平均摩尔质量为

25.2g/mol

．
（6）假设乙中所装为铁氧化物的混合物，可能是FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄的任意组合，现取a克混合物充分反应后，质量减轻了

8a

29

克，通过计算确定该混合物中三种氧化物的物质的量的关系是：

n（FeO）：n（Fe₂O₃）=1：1，n（Fe₃O₄）≥0；72n（FeO）+160n（Fe₂O₃）+232n（Fe₃O₄）=a

．

Answer 1

分析：（1）草酸晶体在浓硫酸作催化剂、加热的条件下，发生分解反应，根据碳元素的化合价变化可知，除生成一氧化碳外还有二氧化碳生成；
（2）根据原理和各装置的作用连接，得到纯净干燥的一氧化碳应先除去二氧化碳后干燥，除去二氧化碳要防止溶液倒吸；
（3）制备气体要先检验装置的气密性，然后加料制备CO并用CO排尽装置难度空气，CO有毒，污染空气，验纯后，点燃处理，再进行用CO炼铁实验，使用结束，为防止铁被氧化，冷却后，停止通CO；
（4）除去二氧化碳要防止溶液倒吸；进入乙装置的气体应干燥；
（5）根据质量守恒，混合气体的质量等于草酸晶体的质量，结合方程式可知，混合气体的物质的量为草酸晶体的5倍，由摩尔质量定义可得，混合气体的平均摩尔质量为草酸晶体的1/5；
（6）质量减轻

8a

29

克，为a克铁氧化物的混合物所含氧原子的质量，由此计算混合物中铁原子的质量，再求出混合物中铁原子与氧原子的个数比，据此确定混合物组成及混合物中各组分的物质的量关系．

解答：解：（1））草酸晶体在浓硫酸作催化剂、加热的条件下，发生分解反应，根据碳元素的化合价变化可知，除生成一氧化碳外还有二氧化碳生成，反应方程式为
H₂C₂O₄?2H₂O

浓硫酸

△

CO↑+CO₂↑+3H₂O，
故答案为：H₂C₂O₄?2H₂O

浓硫酸

△

CO↑+CO₂↑+3H₂O；
（2）得到纯净干燥的一氧化碳应先除去二氧化碳后干燥，除去二氧化碳要防止溶液倒吸，所以装置的连接顺序为a接d；e 接g；f  接c； b 接h，
故答案为：d e g f c b h；  
（3）制备气体要先检验装置的气密性，然后加料制备CO并用CO排尽装置难度空气，CO有毒，污染空气，验纯后，点燃处理，再进行用CO炼铁实验，使用结束，为防止铁被氧化，冷却后，停止通CO．所以操作步骤顺序为CADBEF，故答案为：CADBEF； 
（4）除去二氧化碳要防止溶液倒吸，进入乙装置的气体应干燥，所以空洗气瓶的作用是防倒吸，浓硫酸洗气瓶的作用是干燥CO，
故答案为：防倒吸；干燥CO；
（5）混合气体的质量等于草酸晶体的质量，混合气体的物质的量为草酸晶体的5倍，由摩尔质量定义可得，混合气体的平均摩尔质量为草酸晶体的1/5，混合气体的摩尔质量为126g/mol×

1

5

=25.2g/mol，故答案为：25.2g/mol；
（6）a克铁氧化物的混合物所含铁原子的质量为（a-

8a

29

）g=

21a

29

g，
所以混合物中n（Fe）：n（O）=

21a 29 g

56g/mol

：

8a 29 g

16g/mol

=3：4
由于Fe₃O₄中铁原子与氧原子的个数比为3：4，只要FeO与Fe₂O₃保证混合铁原子与氧原子的个数比为3：4，即可，与Fe₃O₄任意含量无关，
令n（FeO）为x，n（Fe₂O₃）为y，所以有（x+2y）：（x+3y）=3：4，即x：y=1：1，
且满足三者质量之和为ag，即72n（FeO）+160n（Fe₂O₃）+232n（Fe₃O₄）=a
故答案为：n（FeO）：n（Fe₂O₃）=1：1，n（Fe₃O₄）≥0；72n（FeO）+160n（Fe₂O₃）+232n（Fe₃O₄）=a

点评：以实验为载体，综合考查学生化学计算、推断能力和对氧化还原反应、实验原理及装置的理解．