Question

13．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．经小组讨论，他们设计了如下装置进行实验．烧瓶B中盛有饱和NH₄Cl和饱和NaNO₂混合液（常用于实验室制N₂），干燥管C₁、C₄中装有碱石灰，试管E₁、E₃、E₄中装有澄清石灰水．

（1）充分反应后，将D₁中的固体残余物投入足量经煮沸的稀硫酸中，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FeO（写化学式）．
（2）该装置中有3个酒精灯，整个实验过程至少应该点3次酒精灯，最后一次点燃的是A₁．（填酒精灯下的字母）
（3）该实验装置中有4个直立的试管，它们与盛放试剂体现不同的作用，其中E₃的作用是：验证气体中的CO₂是否除尽．
（4）该实验装置中有4个干燥管，C₃中盛装的试剂是P₂O₅或CaCl₂．
（5）取7.2g样品充分反应后，测得D₁中的固体残余物为2.88g，D₂中固体质量减轻64g，则草酸亚铁晶体（FeC₂O₄•nH₂O）分解的方程式为FeC₂O₄?2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CO↑+CO₂↑+2H₂O．

Answer 1

分析 草酸亚铁晶体（FeC₂O₄•nH₂O）分解的实验探究：烧瓶B中盛有饱和NH₄C1和饱和NaNO₂的混合液，混合加热反应生成氮气、氯化钠和水，反应为：NH₄Cl+NaNO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NaCl+N₂↑+2H₂O，制N₂，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，减少误差，干燥管C₁干燥氮气，结晶水合物分解生成水蒸气，干燥管C₂中装有无水硫酸铜验证水蒸气存在，C₃中盛装的试剂是P₂O₅或CaCl₂，干燥生成的气体，E₁中是澄清石灰水，生成沉淀证明生成二氧化碳，E₂中装有氢氧化钠吸收二氧化碳，E₃中装有澄清石灰水，验证气体中的CO₂是否除尽，一氧化碳还原氧化铜反应生成二氧化碳通过装有澄清石灰水的E₄，澄清石灰水变浑浊，证明一氧化碳生成．
（1）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；
（2）该装置中有3个酒精灯，先点A₁生成氮气排装置中的空气，再点生成A₂、A₃，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；
（3）该实验装置中有4个直立的试管，E₁检验样品分解生成二氧化碳，E₂吸收二氧化碳，E₃检验CO₂是否除尽，E₄检验是否有一氧化碳生成；
（4）该实验装置中有4个干燥管，C₃中盛装的试剂干燥生成的气体，据此选择试剂；
（5）测得硬质玻璃管D₁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；D₂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）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：FeO； 
（2）该装置中有3个酒精灯，先点A₁加热烧瓶B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，生成氮气排装置中的空气，然后停止加热，再点生成A₂、A₃，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：3； A₁；
（3）E₁中是澄清石灰水，生成沉淀证明生成二氧化碳，E₂中装有氢氧化钠吸收二氧化碳，E₃中装有澄清石灰水，验证气体中的CO₂是否除尽，一氧化碳还原氧化铜反应生成二氧化碳通过装有澄清石灰水的E₄，澄清石灰水变浑浊，证明一氧化碳生成，
故答案为：验证气体中的CO₂是否除尽；
（4）干燥管C₁干燥氮气，结晶水合物分解生成水蒸气，干燥管C₂中装有无水硫酸铜验证水蒸气存在，C₃中盛装的试剂干燥生成的酸性气体，可选择P₂O₅或CaCl₂，
故答案为：P₂O₅或CaCl₂；
（5）上述实验分析，测得硬质玻璃管D₁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=$\frac{2.88g}{72g/mol}$=0.04mol，硬质玻璃管D₂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=$\frac{7.2g}{0.04mol}$=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$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CO↑+CO₂↑+2H₂O
故答案为：FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CO↑+CO₂↑+2H₂O．

点评 本题考查了物质性质的、实验基本操作的分析判断，主要是装置作用和实验基本操作，分解产物的实验验证和成分的分析判断，掌握方法和基础是关键，题目难度中等．