Question

草酸亚铁晶体（FeC₂O₄?2H₂O）常用作分析试剂及显影剂等．如图是将一定质量的草酸亚铁在氩气氛围中进行热重分析的示意图（TG%表示残留固体质量占原样品质量的百分数）．请回答下列问题：

（1）B处残留物的化学式为

 

．C处残留物的化学式为

 

．
（2）A→C整个反应过程中总反应的化学方程式为

 

．
（3）上述FeC₂O₄?2H₂O在氩气气氛中进行热重分析的原因是

 

．若将分解得到的600℃时的固体与足量的浓硫酸反应后，将溶液浓缩、冷却，有带9个结晶水的晶体析出，该晶体的化学式为

 

．
（4）现取1.44gFeC₂O₄放在某真空的密闭容器中，再充入0.04molCO，加热至1100℃，其中反应：FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g）的平衡常数K=

1

3

，则反应达平衡时FeO的转化率为

 

．

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算

专题：计算题

分析：（1）B点残留固体质量占原样品总质量的百分数位80%，损失20%，FeC₂O₄.2H₂O中结晶水的质量为

36

180

×100%=20%，故A→B发生反应是FeC₂O₄?2H₂O加热失去结晶水；
由图可知加热生成C时，分解完全，假定草酸亚铁晶体为180g，其物质的量为1mol，则C固体的质量为180g×40%=72g，铁元素质量为1mol×56g/mol=56，故应含有氧元素为72g-56g=16g，即铁原子与氧原子物质的量之比为1：1，应为FeO，B点到C点是FeC₂O₄分解的反应；
（2）过程A→B发生的反应是：草酸亚铁晶体受热失去结晶水；过程B→C发生的反应是：FeC₂O₄分解的反应；
（3）FeC₂O₄?2H₂O中铁元素为+2价的铁，易被氧气氧化；分解得到的600℃时的固体为FeO，与浓硫酸反应生成硫酸铁晶体和二氧化硫，将溶液浓缩、冷却，析出Fe₂（SO₄）₃?9H₂O；
（4）由（2）分析可知，加热发生反应FeC₂O₄（s）

△   .

FeO+CO（g）+CO₂，计算FeC₂O₄分解生成FeO、CO、二氧化碳的物质的量，令参加反应的CO的物质的量为xmol，利用三段式计算平衡时各组分的物质的量，利用物质的量代替浓度代入平衡常数表达式列方程计算x的值，进而计算FeO转化率．

解答： 解：（1）由图可知，加热生成B时剩余固体为80%，损失20%，FeC₂O₄.2H₂O中结晶水的质量为

36

180

×100%=20%，故A→B发生反应是FeC₂O₄.2H₂O加热失去结晶水，反应方程式为：FeC₂O₄?2H₂O（s）

△   .

FeC₂O₄（s）+2H₂O（g），B点对应固体物质的化学式为FeC₂O₄ ；
由图可知B加热生成C时，分解完全，假定草酸亚铁晶体为180g，其物质的量为1mol，则C固体的质量为180g×40%=72g，铁元素质量为1mol×56g/mol=56，故应含有氧元素为72g-56g=16g，氧原子物质的量为1mol，即铁原子与氧原子物质的量之比为1：1，应为FeO，化学方程式为FeC₂O₄ 

△   .

FeO+CO↑+CO₂↑；
故答案为：Fe₂C₂O₄；FeO；
（2）过程A→B发生的反应是：草酸亚铁晶体受热失去结晶水，反应的化学方程式为：FeC₂O₄?2H₂O

△   .

FeC₂O₄+2H₂O↑，Fe₂C₂O₄?2H₂O

△   .

FeO+CO↑+CO₂↑+2H₂O，过程B→C发生的反应是：FeC₂O₄分解的反应：FeC₂O₄

△   .

FeO+CO↑+CO₂↑，所以A→C整个反应过程中总反应的化学方程式为：Fe₂C₂O₄?2H₂O

△   .

FeO+CO↑+CO₂↑+2H₂O，
故答案为：Fe₂C₂O₄?2H₂O

△   .

FeO+CO↑+CO₂↑+2H₂O；
（3）FeC₂O₄?2H₂O中铁元素为+2价的铁，易被氧气氧化，为防止FeC₂O₄在加热过程中被空气中的氧气氧化，所以在氩气气氛中进行热重分析，分解得到的600℃时的固体为FeO，与浓硫酸反应2FeO+4H₂SO₄（浓）=Fe₂（SO₄）₃?9H₂O+SO₂↑+4H₂O，将溶液浓缩、冷却，有带9个结晶水的晶体析出，该晶体的化学式为：Fe₂（SO₄）₃?9H₂O，
故答案为：防止FeC₂O₄在加热过程中被空气中的氧气氧化；Fe₂（SO₄）₃?9H₂O；  
（4）FeC₂O₄（s）

△   .

FeO+CO（g）+CO₂（g）
      144g        1mol   1mol      1mol
       1.44g     0.01mol  0.01mol  0.01mol
CO总物质的量为0.01mol+0.04mol，
令参加反应的CO的物质的量为xmol，则：
           FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g）
开始（mol）：0.01    0.05           0.01
变化（mol）：x        x              x
平衡（mol）：0.01-x   0.05-x        0.01+x 
则

0.01+x

0.05-x

=

1

3

，解得x=0.005，
故FeO的转化率=

0.005mol

0.01mol

×100%=50%，
故答案为：50%；

点评：本题以草酸亚铁制备为载体，考查化学计算推断物质、化学平衡的计算，根据计算判断各阶段发生的反应是解题的关键，容易忽略草酸亚铁分解生成的一氧化碳、二氧化碳，题目难度较大．