Question

6．某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組欲測定鐵的氧化物（Fe_xO_y）樣品組成，查閱資料發(fā)現(xiàn)：甲酸（HCOOH）是一種有刺激性氣味的無色液體，易揮發(fā)，有較強(qiáng)的還原性，熔點(diǎn)8.4℃，沸點(diǎn)100.7℃，能與水、乙醇互溶，甲酸與濃硫酸共熱可制備一氧化碳：HCOOH$→_{△}^{濃硫酸}$H₂O+CO↑，制備時(shí)先加熱濃硫酸至80℃-90℃，再逐滴滴入甲酸．根據(jù)以上信息設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)裝置，如圖所示：
請回答下列問題：
（1）儀器中裝入的試劑：B甲酸、C氫氧化鈉溶液、D濃硫酸．
（2）該實(shí)驗(yàn)裝置A儀器中須添加一種玻璃儀器，其名稱為溫度計(jì)；連接好裝置后應(yīng)首先檢查氣密性．
（3）“加熱反應(yīng)管E”和“從B向A逐滴滴加液體”這兩步操作應(yīng)該先進(jìn)行的是從B向A逐滴滴加液體．在這兩步之間還應(yīng)進(jìn)行的操作是檢驗(yàn)CO的純度．
（4）反應(yīng)過程中F管（內(nèi)盛堿石灰）逸出的氣體是CO，其處理方法是在F管出口處點(diǎn)燃或用氣球收集．
（5）測得下列數(shù)據(jù)①空E管的質(zhì)量為16.6g；②E管和Fe_xO_y樣品的總質(zhì)量為27.4g；③反應(yīng)后冷卻至室溫稱量E管和鐵粉的總質(zhì)量為25.0g（經(jīng)確認(rèn)樣品全部變?yōu)殍F粉）計(jì)算可知該鐵的氧化物化學(xué)式為FeO．
（6）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明：
①甲酸的酸性比碳酸的強(qiáng)向盛有少量NaHCO₃的試管里滴加甲酸溶液有氣泡產(chǎn)生．
②Fe²⁺的氧化性比Cu²⁺的弱向盛有少量硫酸銅溶液的試管里加入鐵粉，振蕩有紅色固體出現(xiàn)，溶液由藍(lán)色變?yōu)闇\綠色．

Answer 1

分析 裝置A為燒瓶盛放濃硫酸，分液漏斗中盛放甲酸，制備時(shí)先加熱濃硫酸至80℃-90℃，再逐滴滴入甲酸，發(fā)生反應(yīng)HCOOH$→_{△}^{濃硫酸}$H₂O+CO↑，通過裝置C中的氫氧化鈉溶液吸收揮發(fā)出的甲酸，通過裝置D中 的濃硫酸吸收氣體中的水蒸氣，得到干燥氣體一氧化碳，通過裝置E中和固體鐵的氧化物加熱反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，通過裝置F吸收生成的二氧化碳，剩余氣體一氧化碳點(diǎn)燃處理，
（1）儀器中分別盛放的試劑分別為甲酸；氫氧化鈉溶液；濃硫酸；
（2）該實(shí)驗(yàn)裝置A儀器中須添加一種玻璃儀器應(yīng)為溫度計(jì)，可知反應(yīng)溫度80℃-90℃，防止甲酸揮發(fā)，氣體發(fā)生裝置和除雜裝置、性質(zhì)驗(yàn)證裝置等需要保持裝置氣密性；
（3）實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)先點(diǎn)燃燒瓶處酒精燈，生成氣體充滿裝置后再加熱裝置E處酒精燈，在這兩步之間需要檢驗(yàn)一氧化碳的純度，防止進(jìn)入裝置E中的一氧化碳混有空氣加熱爆炸；
（4）反應(yīng)過程中F管（內(nèi)盛堿石灰）逸出的氣體是一氧化碳，不能排放到空氣中，需要點(diǎn)燃處理；
（5）測得下列數(shù)據(jù)①空E管的質(zhì)量為16.6g；②E管和Fe_xO_y樣品的總質(zhì)量為27.4g；③反應(yīng)后冷卻至室溫稱量E管和鐵粉的總質(zhì)量為25.0g（經(jīng)確認(rèn)樣品全部變?yōu)殍F粉），得到鐵的氧化物質(zhì)量=27.4g-16.6g=10.8g，生成鐵的質(zhì)量=25.0g-16.6g=8.4g，依據(jù)元素守恒計(jì)算氧元素和鐵元素物質(zhì)的量得到氧化物化學(xué)式；
（6）①甲酸的酸性比碳酸的強(qiáng)，可以設(shè)計(jì)甲酸和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)生成二氧化碳驗(yàn)證酸性強(qiáng)弱；
②Fe²⁺的氧化性比Cu²⁺的弱，依據(jù)氧化劑影響大于氧化產(chǎn)物設(shè)計(jì)，把鐵放入硫酸銅溶液中反應(yīng)生成銅和硫酸亞鐵證明．

解答 解：裝置A為燒瓶盛放濃硫酸，分液漏斗中盛放甲酸，制備時(shí)先加熱濃硫酸至80℃-90℃，再逐滴滴入甲酸，發(fā)生反應(yīng)HCOOH$→_{△}^{濃硫酸}$H₂O+CO↑，通過裝置C中的氫氧化鈉溶液吸收揮發(fā)出的甲酸，通過裝置D中 的濃硫酸吸收氣體中的水蒸氣，得到干燥氣體一氧化碳，通過裝置E中和固體鐵的氧化物加熱反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，通過裝置F吸收生成的二氧化碳，剩余氣體一氧化碳點(diǎn)燃處理，
（1）依據(jù)分析過程可知，儀器中分別盛放的試劑分別為：B中為甲酸、C中為氫氧化鈉溶液、D中為濃硫酸，
故答案為：甲酸；氫氧化鈉溶液；濃硫酸；
（2）題干可知反應(yīng)溫度80℃-90℃，該實(shí)驗(yàn)裝置A儀器中須添加一種玻璃儀器應(yīng)為溫度計(jì)，防止甲酸揮發(fā)，氣體發(fā)生裝置和除雜裝置、性質(zhì)驗(yàn)證裝置等需要保持裝置氣密性，故答案為：溫度計(jì)；檢查氣密性；
（3）實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)先點(diǎn)燃燒瓶處酒精燈，生成氣體充滿裝置后再加熱裝置E處酒精燈，在這兩步之間需要檢驗(yàn)一氧化碳的純度，防止進(jìn)入裝置E中的一氧化碳混有空氣加熱爆炸，“加熱反應(yīng)管E”和“從B向A逐滴滴加液體”這兩步操作應(yīng)該先進(jìn)行的是：從B向A逐滴滴加液體，在這兩步之間還應(yīng)進(jìn)行的操作是檢驗(yàn)CO的純度，
故答案為：從B向A逐滴滴加液體；檢驗(yàn)CO的純度；
（4）反應(yīng)過程中F管（內(nèi)盛堿石灰）逸出的氣體是一氧化碳，不能排放到空氣中，需要點(diǎn)燃或用氣球收集處理，
故答案為：CO；在F管出口處點(diǎn)燃或用氣球收集；
（5）測得下列數(shù)據(jù)①空E管的質(zhì)量為16.6g；②E管和Fe_xO_y樣品的總質(zhì)量為27.4g；③反應(yīng)后冷卻至室溫稱量E管和鐵粉的總質(zhì)量為25.0g（經(jīng)確認(rèn)樣品全部變?yōu)殍F粉），得到鐵的氧化物質(zhì)量=27.4g-16.6g=10.8g，生成鐵的質(zhì)量=25.0g-16.6g=8.4g，依據(jù)元素守恒計(jì)算氧元素和鐵元素物質(zhì)的量得到氧化物化學(xué)式n（Fe）：n（O）=$\frac{8.4g}{56g/mol}$：$\frac{10.8g-8.4g}{16g/mol}$=1：1，化學(xué)式為FeO，
故答案為：FeO；
（6）①甲酸的酸性比碳酸的強(qiáng)，可以設(shè)計(jì)甲酸和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)生成二氧化碳驗(yàn)證酸性強(qiáng)弱，向盛有少量NaHCO₃的試管里滴加甲酸溶液有氣泡產(chǎn)生，說明甲酸酸性強(qiáng)于碳酸，
故答案為；向盛有少量NaHCO₃的試管里滴加甲酸溶液有氣泡產(chǎn)生；
②Fe²⁺的氧化性比Cu²⁺的弱，依據(jù)氧化劑影響大于氧化產(chǎn)物設(shè)計(jì)，把鐵放入硫酸銅溶液中反應(yīng)生成銅和硫酸亞鐵證明，具體操作為：向盛有少量硫酸銅溶液的試管里加入鐵粉，振蕩，有紅色固體出現(xiàn)，溶液由藍(lán)色變?yōu)闇\綠色，說明銅離子氧化性大于亞鐵離子，
故答案為：向盛有少量硫酸銅溶液的試管里加入鐵粉，振蕩，有紅色固體出現(xiàn)，溶液由藍(lán)色變?yōu)闇\綠色．

點(diǎn)評 本題考查了實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)組成、實(shí)驗(yàn)基本操作和實(shí)驗(yàn)過程分析是解題關(guān)鍵，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．