Question

某化学兴趣小组的同学进行草酸亚铁晶体（FeC₂O₄?nH₂O）分解的实验探究．
经过小组讨论，他们设计了如下装置进行实验（夹持装置未画出）：烧瓶A中盛有饱和NH₄Cl和饱和NaNO₂的混合液（常用于实验室制N₂），干燥管B、G中装有碱石灰，试管D、F、I中盛有澄清石灰水．

（1）连接好装置后，加入药品前，应该进行的实验操作是

 

（填操作名称）．
（2）实验时先打开活塞a，并加热烧瓶A一段时间，其目的是

 

；然后停止加热，关闭活塞a，实验结束前，还要打开活塞a，加热烧瓶A一段时间，其目的是

 

．
Ⅰ．定性研究
（3）试管D中出现浑浊，证明产物中有

 

存在，证明分解产物中存在CO的现象是

 

，要证明分解时产生的另一种气态产物的存在应该如何改进装置

 

；将充分反应后的固体残余物投入经煮沸的稀硫酸中，固体完全溶解且无气体放出，取反应液加入KSCN溶液无血红色，证明固体产物为

 

．
Ⅱ．定量分析（假定每一步反应进行完全）
（4）取7.2g样品进行实验，测得硬质玻璃管C中残余固体2.88g，硬质玻璃管H中固体质量减轻0.64g，则草酸亚铁晶体（FeC₂O₄?nH₂O）分解的化学方程式为

 

．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计

专题：实验探究和数据处理题

分析：（1）分析装置图可知，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验装置气密性；
（2）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；实验结束后还要打开活塞a，加热烧瓶A一段时间，把生成的产物全部赶到后面的装置充分反应，减少误差；
（3）D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F中澄清石灰水不变浑浊，一氧化碳还原氧化铜反应生成二氧化碳通过I澄清石灰水变浑浊；结晶水合物分解生成水蒸气，在CD间加一个成无水硫酸铜的干燥管证明水的生成，将充分反应后的固体残余物投入经煮沸的稀硫酸中溶解，固体完全溶解且无气体放出，说明无金属铁，取反应液加入KSCN溶液无血红色，证明无铁离子存在，分解生成的固体产物应为氧化亚铁；
（4）测得硬质玻璃管C中残余固体2.88g，上述分析判断为氧化亚铁的质量，得到铁元素物质的量，硬质玻璃管H中固体质量减轻0.64g是一氧化碳还原氧化铜反应前后质量变化，结合化学方程式计算费用的一氧化碳物质的量，结合元素守恒、质量守恒计算得到反应物和生成物物质的量之比，依据摩尔质量计算结晶水的数目，得到反应的化学方程式．

解答： 解：（1）装置图分析可知，装置A是生成氮气的发生装置，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；
故答案为：检查装置气密性检查；
（2）实验时先打开活塞a，并加热烧瓶A一段时间，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；然后停止加热，关闭活塞a，实验结束前，还要打开活塞a，加热烧瓶A一段时间，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；
故答案为：用生成的N₂排除装置内的空气，避免空气中CO₂对实验造成的干扰；使分解产物全部通过后面的装置，充分反应；
（3）D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F中澄清石灰水不变浑浊，一氧化碳还原氧化铜反应生成二氧化碳通过I澄清石灰水变浑浊；结晶水合物分解生成水蒸气，在CD间加一个成无水硫酸铜的干燥管证明水的生成，将充分反应后的固体残余物投入经煮沸的稀硫酸中溶解，固体完全溶解且无气体放出，说明无金属铁，取反应液加入KSCN溶液无血红色，证明无铁离子存在，分解生成的固体产物应为氧化亚铁；
故答案为：CO₂，F中不出现浑浊，I中出现浑浊（H内固体变红）；在CD之间连一个盛有无水CuSO₄的装置；FeO；
（4）上述实验分析，测得硬质玻璃管C中残余固体2.88g，判断为氧化亚铁的质量，计算得到铁元素物质的量=

2.88g

72g/mol

=0.04mol，硬质玻璃管H中固体质量减轻0.64g是一氧化碳还原氧化铜反应前后质量变化，结合化学方程式计算反应的一氧化碳物质的量，
CuO+CO=Cu+CO₂，△m
    1mol        16g
    0.04       0.64g
结合元素守恒铁元素物质的量为0.04mol，7.2g样品物质的量为0.04mol，摩尔质量=

7.2g

0.04mol

=180g/mol，依据FeC₂O₄?nH₂O计算得到n=2，生成一氧化碳物质的量为0.04mol，氧化亚铁物质的量为0.04mol，水的物质的量为0.08mol，结合氧化还原反应电子守恒计算得到二氧化碳物质的量为0.04mol，反应的化学方程式为：FeC₂O₄?2H₂O

△   .

FeO+CO↑+CO₂↑+2H₂O 
故答案为：FeC₂O₄?2H₂O

△   .

FeO+CO↑+CO₂↑+2H₂O．

点评：本题考查了物质性质的分析判断，实验基本操作应用，分解产物的实验验证和成分就是应用，掌握方法和基础是关键，题目难度较大．