Question

14．某科学小组利用如图装置对 FeSO₄•nH₂O 晶体中的结晶水的含量进行测定（铁架台等已省略）． 已知：①FeSO4 和 FeSO₄•nH₂O 加热时易被空气氧化；②FeSO₄•nH₂O $\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$ FeSO₄+nH₂O；③碱石灰是生石灰和氢氧化钠的混合物．

实验步骤如下：

请回答：
（1）步骤Ⅰ打开 K₁导入二氧化碳气体，排尽装置中的空气，其目的是防止空气中的氧气氧化FeSO₄和FeSO₄•nH₂O．
（2）步骤Ⅳ中的操作乙是通二氧化碳直至 C 装置冷却至室温，则操作甲指的是加热直至晶体质量不再变化．
（3）有同学建议，为加快产生 CO₂的速率，可将 A 中装置中盐酸浓度增大、石灰石磨成粉状．试问，制取气体时反应速度是否越快越好？其理由是不是，这是因为反应速率过快时容易发生安全事故，不利于收集气体等．
（4）步骤Ⅵ称量，若晶体 FeSO₄•nH₂O 质量为 m，反应前后 C 装置质量减少了 m₁，D 装置质量增加了m₂，则此晶体中的结晶水的百分含量为$\frac{m_{1}}{m}$×100%=$\frac{100m_{1}}{m}$%（用字母表示）

Answer 1

分析 （1）步骤Ⅰ打开 K₁导入二氧化碳气体，排尽装置中的空气，其目的是防止空气中的氧气氧化FeSO₄ 和 FeSO₄•nH₂O；
（2）加热直至晶体质量不再变化后，应该继续通二氧化碳直至 C 装置冷却至室温，这样能够防止液体倒吸；
（3）因为反应速率过快时容易发生安全事故，不利于收集气体等，因此制取气体时反应速度并不是越快越好，要根据实际情况而定；
（4）步骤Ⅵ称量，若晶体 FeSO₄•nH₂O 质量为 m，反应前后 C 装置质量减少了 m₁，说明结晶水的质量是 m₁，D 装置质量增加了m₂，说明D装置吸收空气中的水蒸气和二氧化碳的质量和是m₂．

解答 解：（1）步骤Ⅰ打开 K₁导入二氧化碳气体，排尽装置中的空气，其目的是防止空气中的氧气氧化FeSO₄ 和 FeSO₄•nH₂O．
故填：防止空气中的氧气氧化FeSO₄ 和 FeSO₄•nH₂O．
（2）步骤Ⅳ中的操作乙是通二氧化碳直至 C 装置冷却至室温，则操作甲指的是加热直至晶体质量不再变化．
故填：加热直至晶体质量不再变化．
（3）因为反应速率过快时容易发生安全事故，不利于收集气体等，因此制取气体时反应速度并不是越快越好，要根据实际情况而定．
故填：不是，这是因为反应速率过快时容易发生安全事故，不利于收集气体等．
（4）步骤Ⅵ称量，若晶体 FeSO₄•nH₂O 质量为 m，反应前后 C 装置质量减少了 m₁，说明结晶水的质量是 m₁，D 装置质量增加了m₂，说明D装置吸收空气中的水蒸气和二氧化碳的质量和是m₂，因此此晶体中的结晶水的百分含量为：$\frac{m_{1}}{m}$×100%=$\frac{100m_{1}}{m}$%．
故填：$\frac{m_{1}}{m}$×100%=$\frac{100m_{1}}{m}$%．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．