Question

19．已知铁生锈的过程为：Fe→Fe（OH）₂→Fe（OH）₃→Fe₂O₃•xH₂O．又知草酸（H₂C₂O₄）分解产生CO等气体
某化学小组为测定两种不同生锈铁片的组成（设只含有铁和Fe₂O₃•xH₂O），进行了以下探究，请你参与并完成对有关问题的解答．

（1）甲同学利用草酸分解产生的混合气体和如图所示装置测定其中一种锈铁的组成．
主要操作为：取锈铁样品12.6g置于装置C的硬质玻璃管中，加热完全反应后得到固体的质量为8.4g，装置D增重8.4g．草酸（H₂C₂O₄）分解的化学方程式为H₂C₂O₄$→_{△}^{浓硫酸}$CO↑+CO₂↑+H₂O．
（2）乙同学在甲同学装置的基础上将装置D换成装浓硫酸的洗气瓶（装置E，此装置图略），经改进后，重新按甲同学的操作和样品取用量进行实验，若完全反应后得到固体的质量仍为8.4g，而装置E增重1.8g，则x=2；m（Fe）：m （Fe₂O₃•xH₂O）=2：7．

Answer 1

分析 草酸分解生成二氧化碳、一氧化碳和水，通过A中氢氧化钠溶液除去二氧化碳，通过B中浓硫酸吸收水蒸气，一氧化碳还原铁锈样品生成二氧化碳和铁，碱石灰吸收生成的二氧化碳，
（1）依据氧化还原反应和原子守恒分析产物，草酸分解生成一氧化碳、二氧化碳和水；
（2）根据浓硫酸吸收水和碱石灰吸收水和二氧化碳，求出二氧化碳的质量，然后根据二氧化碳求出氧化铁的质量，从而求出x的值；再根据样品总质量计算出m（Fe）：m （Fe₂O₃•xH₂O）．

解答 解：（1）草酸（H₂C₂O₄）分解产生CO等气体，依据元素化合价变化可知碳元素化合价+3甲变化为+2价，同时一定会有化合价升高到+4价，生成气体为二氧化碳，原子守恒得到氢元素生成水，反应的化学方程式为：H₂C₂O₄$→_{△}^{浓硫酸}$CO↑+CO₂↑+H₂O，
故答案为：H₂C₂O₄$→_{△}^{浓硫酸}$CO↑+CO₂↑+H₂O；
（2）浓硫酸吸收水，碱石灰吸收水和二氧化碳．取锈铁样品12.6g置于装置D的硬质玻璃管中，加热一段时间至完全反应后得到固体的质量为8.4g，装置D增重8.4g．若将装置D换成装浓硫酸的洗气瓶，重新按上述样品的用量和操作进行实验，若完全反应后得到固体的质量仍为8.4g，而装置E增重1.8g．所以水的质量为1.8g，二氧化碳的质量为8.4g-1.8g=6.6g，设氧化铁的质量为y，
Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
160                132
y                   6.6g
$\frac{160}{y}$=$\frac{132}{6.6}$，
y=8g
则氧化铁和水的分子个数比=$\frac{8g}{160}$：$\frac{1.8g}{18}$=1：2，所以x=2；
样品中铁的质量为：12.6g-（8g+1.8g）=2.8g，所以样品中铁单质和Fe₂O₃•xH₂O的质量比为：2.8g：（8g+1.8g）=2：7，
故答案为：2；2：7．

点评 本题考查了探究物质组成及测量物质含量的方法、铁的氧化物的性质等，题目难度中等，注意掌握探究物质组成、测量物质含量常用方法，掌握基础是解题关键．