Question

草酸亞鐵晶體（化學組成為FeC₂O₄?xH₂O）是一種淡黃色晶體粉末，常用于照相顯影劑及制藥工業，是電池材料的制備原料．

草酸亞鐵晶體受熱分解可以生成四種氧化物，為確定分解后的產物及x的值，某實驗小組設計了如下實驗裝置并進行探究（酒精燈略去，不考慮裝置中氣體的質量，且無水CuSO₄足量）：

【實驗步驟】：
①連接好裝置，

檢查氣密性

；
②稱量裝置B（含兩側彈簧夾）、C的質量；
③在熱分解裝置中裝入一定質量的草酸亞鐵晶體，打開彈簧夾a、b，鼓入一段時間氮氣；
④

關閉彈簧夾a

，用酒精燈加熱熱分解裝置，直至晶體完全變成黑色，停止加熱；
⑤打開彈簧夾a，繼續通氮氣至裝置冷卻，關閉彈簧夾a、b；
⑥再次稱量裝置B、C的質量．
【進行實驗】：該小組同學按上述實驗步驟進行實驗，并記錄了如下數據：

	裝置B的質量（/g）	裝置C的質量（/g）
實驗前	145.8	168.2
實驗后	140.4	170.0
熱分解裝置質量為136.8g

【實驗分析及數據處理】：
（1）實驗過程中，裝置C中固體顏色變為藍色，說明草酸亞鐵晶體分解生成了

水

，FeC₂O₄?xH₂O中x的值為

2

；
（2）裝置E出現黑色物質，說明草酸亞鐵晶體分解生成了

CO

；
（3）裝置C中澄清石灰水變渾濁，說明草酸亞鐵晶體分解生成了

CO₂

；
（4）根據上表數據，計算反應后，熱解裝置中殘留黑色物質的化學式；（提示：相對分子質量分別為FeC₂O₄：144； H₂O：18）

FeO

；
（5）實驗過程中，鼓入氮氣的目的是

排盡裝置中的空氣，以免黑色的殘留物（或FeO）被氧化

；
（6）實驗后，熱解裝置中固體的顏色由淡黃色變成黑色，寫出草酸亞鐵晶體受熱分解的化學方程式

FeC₂O₄?2H₂OFeO+CO₂↑+CO↑+2H₂O

；
【反思應用】：
（7）有同學認為，實驗中生成的CO和鐵的氧化物會繼續反應生成鐵．你認為這種說法是否正確？請說出可能的理由

不正確，因為溫度達不到工業煉鐵所需的高溫，所以不能相互反應生成Fe

；
（8）經過討論，同學們一致認為上述實驗裝置有不足，你認為是什么？

沒有尾氣處理裝置，會造成CO污染空氣；

；
（9）某些食品的包裝袋中，常用氧化亞鐵作為防偽試劑，一旦包裝打開，立即變成紅棕色，寫出該反應的化學方程式

4FeO+O₂═2Fe₂O₃

．

Answer 1

分析：【實驗步驟】：運用氣體的制取和題中實驗裝置的用途和氣流的方向解答．
【實驗分析及數據處理】：
（1）運用無水硫酸銅遇到水變藍的性質和題中記錄的實驗數據結合化學式的計算解答．
（2）運用一氧化碳能與氯化鈀溶液反應生成黑色的物質解答．
（3）運用二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁解答．
（4）運用根據化學式計算組成元素的質量比解答．
（5）運用裝置A和后面的裝置的實驗目的解答．
（6）運用化學方程式的書寫方法解答．
（7）運用一氧化碳還原鐵的氧化物所需的溫度和酒精燈加熱的最高溫度解答．
（8）運用一氧化碳的毒性從環保的角度解答．
（9）運用題中信息和化學方程式的書寫解答．

解答：解：【實驗步驟】：從實驗裝置圖分析可知B是草酸亞鐵受熱分解的裝置，根據實驗中氣流的方向和基本操作，故答案：①檢查氣密性    ④關閉彈簧夾a
【實驗分析及數據處理】：
（1）無水硫酸銅遇水變藍色結合實驗中裝置C中的無水硫酸銅變藍色，裝置C增加的質量既是草酸亞鐵中水的質量為分解后生成水的質量：170.0g-168.2g=1.8g，草酸亞鐵晶體的質量為145.8g-136.8g=9.0g，9g草酸亞鐵晶體中FeC₂O₄的質量為9.0g-1.8g=7.2g，即56+12×2+16×4：18x=7.2：1.8，x=2故（1）答案：水    2    
（2）一氧化碳能與氯化鈀溶液反應生成黑色的物質，故（2）答案：CO    
（3）二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，故（3）答案：CO₂
（4）根據表中數據可得熱分解裝置中草酸亞鐵晶體的質量為145.8g-136.8g=9.0g，分解后生成水的質量為170.0g-168.2g=1.8g，則草酸亞鐵晶體中FeC₂O₄的質量為9.0g-1.8g=7.2g，
則其中Fe元素質量為
7.2g×

56

144

×100%=2.8g   …（1分）
又∵熱分解裝置中剩余黑色固體質量為140.4g-136.8g=3.6g，
∴剩余物中氧元素質量為3.6g-2.8g=0.8g  …（1分）
設此黑色物質的化學式為FeaOb，則
得       
∴熱解裝置中殘留黑色物質的化學式為FeO
故（4）答案：FeO
（5）A在B草酸亞鐵加熱分解得裝置前，故（5）答案：排盡裝置中的空氣，以免黑色的殘留物（或FeO）被氧化
（6）草酸亞鐵晶體受熱分解可以生成四種氧化物：FeO、CO₂、CO、H₂O，故（6）答案：
FeC₂O₄?2H₂O FeO+CO₂↑+CO↑+2H₂O
【反思應用】：
（7）酒精燈加熱的最高溫度，氧化亞鐵被一氧化碳還原的溫度是710℃，故（7）答案：不正確，因為溫度達不到工業煉鐵所需的高溫，所以不能相互反應生成Fe；
（8）一氧化碳有毒不能直接排入空氣中，故（8）答案：沒有尾氣處理裝置，會造成CO污染空氣；
（9）氧化鐵是紅棕色固體，故（9）答案：4FeO+O₂═2Fe₂O₃

點評：本題從照相顯影劑及制藥工業，是電池材料的制備原料草酸亞鐵的性質探究入手，體現了化學是生活化，這就要求同學們不斷培養運用所學知識解決日常生活中常見現象的能力．