Question

14．某化學興趣小組通過查閱資料得知：固體草酸（H₂C₂O₄•2H₂O）受熱可分解，其化學方程式為：H₂C₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO↑+CO₂↑+3H₂O，該課題小組的同學在實驗室分別進行了如下實驗，回答下列問題：
（1）甲同學利用如圖裝置制取并收集CO．

①試管口略向下傾斜的原因是防止水倒流，試管炸裂；
②B裝置的作用除去二氧化碳（CO₂）．
（2）乙同學為了驗證草酸的分解產物，設計了四個方案，分別將混合氣體（包括水蒸氣）依次通過足量的下列試劑：
A．石灰水、灼熱的氧化銅、無水硫酸銅、氫氧化鈉溶液
B．無水硫酸銅、氫氧化鈉溶液、灼熱的氧化銅、石灰水
C．石灰水、無水硫酸銅、灼熱的氧化銅、石灰水
D．無水硫酸銅、石灰水、灼熱的氧化銅、石灰水
其中正確的方案是D．
（3）丙同學按下列裝置利用草酸分解產生的CO測定某種鐵的氧化物的組成．

①丁同學認為去掉A裝置，對測定結果無影響，他的觀點不正確（填“正確”或“不正確”），判斷理由是生成物中的CO₂會影響測定結果．而戊同學認為從環(huán)保的角度考慮應在D裝置后再增加尾氣處理裝置（點燃、收集等）裝置，若無此裝置，對測定結果是否有影響？否 （填“是”或“否”）．
②當C裝置中鐵的氧化物全部被還原后，稱量剩余的質量為11.2g，同時測得D裝置的質量增加13.2g，則該鐵的氧化物中鐵元素和氧元素的質量比為7：3．

Answer 1

分析 （1）根據草酸分解的產物及所設計裝置的目的，判斷各裝置的作用及操作注意事項；
（2）根據所設計方案中試劑在驗證混合氣體中的作用，設計正確的順序對混合氣體的每一成分進行驗證；
（3）①分析為測定鐵的氧化物的組成所設計的實驗裝置中各裝置的作用，對各裝置進行評價，并判斷對測定結果所產生的影響；
②根據對所測得裝置質量的分析，計算鐵的氧化物中所含鐵元素與氧元素的質量，求得該鐵的氧化物中鐵元素和氧元素的質量比．

解答 解：（1）①為防止在試管冷凝的水回流至試管底部而引起試管爆裂，在對固體物質加熱時，試管口要略向下傾斜；
②利用氫氧化鈉溶液吸收分解產物中的二氧化碳氣體，從而收集到較為純凈的一氧化碳；
（2）由于檢驗二氧化碳氣體需要把混合氣體通入澄清石灰水，影響混合氣體中水的檢驗，因此在檢驗二氧化碳、一氧化碳氣體應首先使用無水硫酸銅檢驗混合氣體中的水；然后利用澄清石灰水檢驗二氧化碳，而不能使用與二氧化碳反應無明顯現象的氫氧化鈉溶液，在檢驗一氧化碳前需要使用足量澄清石灰水既檢驗二氧化碳又完全吸收二氧化碳，接下來把氣體通過灼熱氧化銅和澄清石灰水，檢驗一氧化碳；故正確方案應選D方案；
（3）①裝置A除去混合氣體中的二氧化碳，若除去則會使所測得二氧化碳質量偏大；由于未完全反應一氧化碳會隨尾氣排入空氣造成污染，因此需要對尾氣進行收集或直接點燃的處理，該處理只是為防止造成空氣污染，不影響測定結果；
②完全反應后，裝置C中剩余固體質量11.2g即鐵的氧化物中鐵的質量，而裝置D增加的質量為反應生成二氧化碳的質量，二氧化碳是由一氧化碳與氧化物中氧結合而得，因此二氧化碳中氧元素質量的一半為鐵的氧化物中氧的質量，則鐵的氧化物為氧的質量=13.2g×$\frac{32}{44}$×100%×$\frac{1}{2}$=4.8g；
則該鐵的氧化物中鐵元素和氧元素的質量比=11.2g：4.8g=7：3；
故答案為：
（1）①防止水倒流，試管炸裂；②除去二氧化碳（CO₂）；
（2）；
（3）①不正確；生成物中的CO₂會影響測定結果；尾氣處理裝置（點燃、收集等）；否；②7：3．

點評 根據實驗目的及所設計的實驗裝置，明確每個裝置在實驗中所起的作用，是解答好此問題的基礎與關鍵．