Question

（14分）草酸亞鐵晶體（化學組成為FeC₂O₄·xH₂O）是一種淡黃色晶體粉末，常用于照相顯影劑及制藥工業(yè)，是電池材料的制備原料．

5、鐵的氧化物被CO還原所需的溫度：

草酸亞鐵晶體受熱分解可以生成四種氧化物，為確定分解后的產(chǎn)物及x的值，某實驗小組設(shè)計了如下實驗裝置并進行探究（酒精燈略去，不考慮裝置中氣體的質(zhì)量，且無水CuSO₄足量）：

【實驗步驟】：
①連接好裝置，   ▲  ；
②稱量裝置B（含兩側(cè)彈簧夾）、C的質(zhì)量；
③在熱分解裝置中裝入一定質(zhì)量的草酸亞鐵晶體，打開彈簧夾a、b，鼓入一段時間氮氣；
④   ▲  ，用酒精燈加熱熱分解裝置，直至晶體完全變成黑色，停止加熱；
⑤打開彈簧夾a，繼續(xù)通氮氣至裝置冷卻，關(guān)閉彈簧夾a、b；
⑥再次稱量裝置B、C的質(zhì)量．
【進行實驗】：該小組同學按上述實驗步驟進行實驗，并記錄了如下數(shù)據(jù)：

	裝置B的質(zhì)量（／g）	裝置C的質(zhì)量（／g）
實驗前	145.8	168.2
實驗后	140.4	170.0
熱分解裝置質(zhì)量為136.8g

 
【實驗分析及數(shù)據(jù)處理】：
（1）實驗過程中，裝置C中固體顏色變?yōu)樗{色，說明草酸亞鐵晶體分解生成了   ▲  ，F(xiàn)eC₂O₄·xH₂O中x的值為   ▲  ；
（2）裝置E出現(xiàn)黑色物質(zhì)，說明草酸亞鐵晶體分解生成了   ▲  ；
（3）裝置C中澄清石灰水變渾濁，說明草酸亞鐵晶體分解生成了   ▲  ；
（4）根據(jù)上表數(shù)據(jù)，計算反應(yīng)后，熱解裝置中殘留黑色物質(zhì)的化學式；（3分）
（提示：相對分子質(zhì)量分別為FeC₂O₄：144； H₂O：18）   ▲  ；
（5）實驗過程中，鼓入氮氣的目的是   ▲  ；
（6）實驗后，熱解裝置中固體的顏色由淡黃色變成黑色，寫出草酸亞鐵晶體受熱分解的化學方程式   ▲  ；
【反思應(yīng)用】：
（7）有同學認為，實驗中生成的CO和鐵的氧化物會繼續(xù)反應(yīng)生成鐵。你認為這種說法是否正確？請說出可能的理由   ▲  ；
（8）經(jīng)過討論，同學們一致認為上述實驗裝置有不足，你認為是什么？   ▲  ；
（9）某些食品的包裝袋中，常用氧化亞鐵作為防偽試劑，一旦包裝打開，立即變成紅棕色，寫出該反應(yīng)的化學方程式   ▲  ．

Answer 1

【實驗步驟】：①檢查氣密性   ④關(guān)閉彈簧夾a
【實驗分析及數(shù)據(jù)處理】：（1）水    2   （2）CO   （3）CO₂
（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可得熱分解裝置中草酸亞鐵晶體的質(zhì)量為145.8g—136.8g = 9.0g，分解后生成水的質(zhì)量為170.0g—168.2g = 1.8g，則草酸亞鐵晶體中FeC₂O₄的質(zhì)量為9.0g—1.8g =7.2g，
則其中Fe元素質(zhì)量為
又∵熱分解裝置中剩余黑色固體質(zhì)量為140.4g—136.8g = 3.6g，
∴剩余物中氧元素質(zhì)量為3.6g—2.8g = 0.8g …………………………………   1分
設(shè)此黑色物質(zhì)的化學式為FeaOb，則

∴熱解裝置中殘留黑色物質(zhì)的化學式為FeO（其他合理答案也可得分）
（5）排盡裝置中的空氣，以免黑色的殘留物（或FeO）被氧化
【反思應(yīng)用】：（7）不正確，因為溫度達不到工業(yè)煉鐵所需的高溫，所以不能相互反應(yīng)生成Fe；
（8）沒有尾氣處理裝置，會造成CO污染空氣；
（9）4FeO + O₂ ="==" 2Fe₂O₃

【實驗步驟】：從實驗裝置圖分析可知B是草酸亞鐵受熱分解的裝置，根據(jù)實驗中氣流的方向和基本操作，故答案：①檢查氣密性    ④關(guān)閉彈簧夾a
【實驗分析及數(shù)據(jù)處理】：
（1）無水硫酸銅遇水變藍色結(jié)合實驗中裝置C中的無水硫酸銅變藍色，裝置C增加的質(zhì)量既是草酸亞鐵中水的質(zhì)量為分解后生成水的質(zhì)量：170.0g-168.2g=1.8g，草酸亞鐵晶體的質(zhì)量為145.8g-136.8g=9.0g，9g草酸亞鐵晶體中FeC₂O₄的質(zhì)量為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）一氧化碳能與氯化鈀溶液反應(yīng)生成黑色的物質(zhì)，故（2）答案：CO    
（3）二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，故（3）答案：CO₂
（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可得熱分解裝置中草酸亞鐵晶體的質(zhì)量為145.8g-136.8g=9.0g，分解后生成水的質(zhì)量為170.0g-168.2g=1.8g，則草酸亞鐵晶體中FeC₂O₄的質(zhì)量為9.0g-1.8g=7.2g，
則其中Fe元素質(zhì)量為
7.2g××100%=2.8g56144    …（1分）
又∵熱分解裝置中剩余黑色固體質(zhì)量為140.4g-136.8g=3.6g，
∴剩余物中氧元素質(zhì)量為3.6g-2.8g=0.8g  …（1分）
設(shè)此黑色物質(zhì)的化學式為FeaOb，則
得       
∴熱解裝置中殘留黑色物質(zhì)的化學式為FeO
故（4）答案：FeO
（5）A在B草酸亞鐵加熱分解得裝置前，故（5）答案：排盡裝置中的空氣，以免黑色的殘留物（或FeO）被氧化
（6）草酸亞鐵晶體受熱分解可以生成四種氧化物：FeO、CO₂、CO、H₂O，故（6）答案：
FeC₂O₄?2H₂O FeO+CO₂↑+CO↑+2H₂O
【反思應(yīng)用】：
（7）酒精燈加熱的最高溫度，氧化亞鐵被一氧化碳還原的溫度是710℃，故（7）答案：不正確，因為溫度達不到工業(yè)煉鐵所需的高溫，所以不能相互反應(yīng)生成Fe；
（8）一氧化碳有毒不能直接排入空氣中，故（8）答案：沒有尾氣處理裝置，會造成CO污染空氣；
（9）氧化鐵是紅棕色固體，故（9）答案：4FeO+O₂═2Fe₂O₃