Question

某化学兴趣小组的同学，在学习了高中化学第三册中有关草酸的性质，查阅了在量资料，获得了草酸的一些信息，整理出下表：

（1）草 酸晶体	分子式	H2C2O4?2H2O	颜色	无色晶体
	熔点	100.1℃	受热至100.1℃时失去结晶水，成为无水草酸．
（2）无 水草酸	结构简式	HOOC-COOH	溶解性	能溶于水或乙醇
	特性	大约在157℃升华（175℃以上发生分解）．
	化学性质	H2C2O4+Ba（OH）2=BaC2O4↓+2H2O
		HOOC-COOH  ＞175℃  .   CO2↑+CO↑+H2O↑

该组同学依据上表设计了一套如图所示的实验装置，欲通过实验验证草酸受热分解的产物，并利用反应产生的CO气体来还原铁的某种氧化物（Fe_xO_y），以确定Fe_xO_y的组成．
请回答下列问题：

（1）实验所需的仪器装置如图所示，各装置的连接顺序为：
e接

 

、

 

 接

 

、

 

 接

 

、

 

 接h．
（2）该组同学进行了下列实验操作：
①点燃B处的酒精灯；
②检查实验装置的气密性并装入药品；
③反应结束后，行熄灭B处的酒精灯，继续通入气体直到B中固体全部冷却后，再熄灭c处的酒精灯；
④点燃c处的酒精灯，开始反应，在装置E的I口处收集一试管气体，验纯；
⑤点燃尖嘴i处的酒精灯．
正确的实验操作顺序是：

 

．
（3）收集气体验纯的目的是

 

．D装置中澄清石灰水的作用是

 

．E装置中澄清石灰水的作用是

 

．
（4）反应完全后，该组同学时行数据处理．反应前，称得硬质玻璃管的质量为54.00g，样品Fe_xO_y的质量为7.84g；反应后，称得硬质玻璃管与剩余固体的总质量为59.60g（其质量经同样操作后也不再发生变化），则样品Fe_xO_y中，x：y=

 

．
（5）本实验有没有不妥之处？如果有，请答出改进的方案；若无，此问可不必答．

 

．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）乙二酸受热分解生成一氧化碳、二氧化碳和水，可在C装置完成，检验产物，应先检验水，用无水硫酸铜检验，选用A装置，检验二氧化碳并除去二氧化碳和水蒸气用D装置，检验一氧化碳用B和E装置，尾气处理用E装置，据此选择连接顺序；
（2）组装完仪器先检查气密性再装药品，CO具有可燃性，与氧气混合可能爆炸，故还原铁的氧化物前应先检验空气是否排净，实验后防止氧气进入，应冷却还原装置后再停止分解草酸，据此确定实验顺序；
（3）一氧化碳具有可燃性，防止与氧气混合发生危险，澄清石灰水可检验二氧化碳的存在；
（4）依据实验结果得到，反应后铁的质量为：59.60g-54.00g=5.60g，铁的氧化物中氧元素的质量为7.84g-5.60g=2.24g，依据元素物质的量计算得到比值；
（5）根据题给信息，草酸易挥发，在157℃升华，草酸和氢氧化钡也能生成沉淀，干扰二氧化碳的检验．

解答： 解：（1）乙二酸受热分解生成一氧化碳、二氧化碳和水，可在C装置完成，检验产物，应先检验水，用无水硫酸铜检验，选用A装置，检验二氧化碳并除去二氧化碳和水蒸气用D装置，检验一氧化碳用B和E装置，尾气处理用E装置，连接顺序为：eabfgcdh，故答案为：a；b；f；g；c；d；
（2）组装完仪器先检查气密性再装药品，然后加热草酸产生气体，待从i口出来的气体不含氧气时，点燃尾气，防止污染空气，点燃B处酒精灯，开始还原铁的氧化物，反应结束后，先熄灭B处酒精灯，待冷却后停止草酸的分解，故实验顺序为：②④⑤①③，故答案为：②④⑤①③；
（3）一氧化碳具有可燃性，防止与氧气混合发生爆炸，故需检验一氧化碳的纯度，D装置中氢氧化钡用来除去二氧化碳，D装置中澄清石灰水的作用是检验二氧化碳是否除净；E装置中澄清石灰水可检验二氧化碳的存在，即草酸分解产物是否有一氧化碳，
故答案为：防止装置中空气与CO的混合气受热时发生爆炸；检验CO₂是否已除净；证明有新的CO₂生成，并说明乙二酸分解产物中有CO；
（4）依据实验结果得到，反应后铁的质量为：59.60g-54.00g=5.60g，铁的氧化物中氧元素的质量为7.84g-5.60g=2.24g，依据元素物质的量计算得到比值，n（Fe）：n（O）=

5.6g

56g/mol

：

2.24g

16g/mol

=0.1mol：0.14mol=5：7，即x：y=5：7，故答案为：5：7；
（5）根据题给信息，草酸易挥发，在在157℃升华，草酸和氢氧化钡也能生成沉淀，干扰二氧化碳的检验，可用水或无水乙醇吸收草酸，故在装置A与D之间加一个装有一定量水（或乙醇）的洗气瓶，故答案为：在装置A与D之间加一个装有一定量水（或乙醇）的洗气瓶（说明：A、D之间缺少一个吸收草酸蒸汽装置，草酸也可以使氢氧化钡溶液变浑浊）．

点评：本题考察了草酸分解产物的检验及铁的氧化物组成，难度中等，注意检验的先后顺序，同时注意从实验安全的角度分析操作顺序及题给信息的应用．