Question

14．某化學(xué)興趣小組進(jìn)行草酸亞鐵晶體（FeC₂O₄•nH₂O）分解的實驗探究．
經(jīng)過小組討論，他們設(shè)計了如下裝置進(jìn)行實驗（夾持裝置未畫出）：燒瓶A中盛有飽和NH₄Cl和飽和NaNO₂混合液（常用于實驗室制取N₂），干燥管B、G中均裝有堿石灰，試管D、F、I中盛有澄清石灰水．

（1）連接好裝置后，加入藥品前應(yīng)該進(jìn)行的實驗操作是檢查裝置氣密性（填操作名稱）．
（2）實驗時先打開活塞a，并加熱燒瓶A一段時間，其目的是用生成的N₂排除裝置內(nèi)的空氣，避免空氣中CO₂對實驗造成的干擾；使分解產(chǎn)物全部通過后面的裝置，充分反應(yīng)．
（3）試管E中的試劑為：氫氧化鈉溶液．
（4）裝置F的作用：檢驗二氧化碳是否被吸收完全，防止影響H中實驗產(chǎn)物的檢驗．
Ⅰ．定性研究
（5）試管D中出現(xiàn)渾濁，證明產(chǎn)物中有CO₂存在；證明分解產(chǎn)物中存在CO的現(xiàn)象是F中不出現(xiàn)渾濁，I中出現(xiàn)渾濁（H內(nèi)固體變紅）；要證明分解時產(chǎn)生的另一種氣態(tài)產(chǎn)物的存在應(yīng)該如何改進(jìn)裝置在CD之間連一個盛有無水CuSO₄的裝置；裝置C反應(yīng)后的固體殘余物（經(jīng)測無Fe），在煮沸的稀硫酸中完全溶解，取反應(yīng)液加入KSCN溶液無血紅色，證明固體產(chǎn)物為FeO．
Ⅱ．定量分析（假定每一步反應(yīng)進(jìn)行完全）
（6）取7.2g樣品進(jìn)行上述實驗，測得硬質(zhì)玻璃管C中殘余固體2.88g，硬質(zhì)玻璃管H中固體質(zhì)量減輕0.64g，則草酸亞鐵晶體（FeC₂O₄•nH₂O）分解的化學(xué)方程式為FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CO↑+CO₂↑+2H₂O．

Answer 1

分析 根據(jù)實驗裝置可知，A裝置生成氮氣，發(fā)生反應(yīng)為：NH₄Cl+NaNO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NaCl+N₂↑+2H₂O，B裝置干燥氮氣，C裝置中草酸亞鐵晶體加熱分解，試管D中出現(xiàn)渾濁，證明產(chǎn)物中有CO₂存在，F(xiàn)中不出現(xiàn)渾濁，I中出現(xiàn)渾濁（H內(nèi)固體變紅），證明分解產(chǎn)物中存在CO，在CD之間連一個盛有無水CuSO₄的裝置可以證明有水蒸氣生成，E中應(yīng)盛放氫氧化鈉溶液，吸收二氧化碳，防止影響CO的檢驗，F(xiàn)裝置檢驗二氧化碳是否除盡，G裝置干燥氣體．裝置檢查氣密性后，先通一段時間N₂，排除裝置內(nèi)的空氣，避免空氣中CO₂對實驗造成的干擾，實驗結(jié)束前，也需要通入氮氣，使分解產(chǎn)物全部通過后面的裝置，充分反應(yīng)；將充分反應(yīng)后的固體殘余物投入經(jīng)煮沸的稀硫酸中，固體完全溶解且無氣體放出，取反應(yīng)液加入KSCN溶液無血紅色，證明固體產(chǎn)物為FeO，
（1）分析裝置圖可知，利用生成氮氣提供惰性環(huán)境，避免干擾分解產(chǎn)物的分析和驗證，加入藥品前，應(yīng)該進(jìn)行的實驗操作是檢驗裝置氣密性；
（2）利用氮氣排除裝置中的空氣，避免空氣中二氧化碳對實驗造成干擾；實驗結(jié)束后還要打開活塞a，加熱燒瓶A一段時間，把生成的產(chǎn)物全部趕到后面的裝置充分反應(yīng)，減少誤差；
（3）根據(jù)上面的分析可知試管E中的試劑；
（4）根據(jù)上面的分析可知裝置F的作用；
（5）D中是澄清石灰水，生成沉淀證明生成二氧化碳，證明一氧化碳生成可以利用裝置F中澄清石灰水不變渾濁，一氧化碳還原氧化銅反應(yīng)生成二氧化碳通過I澄清石灰水變渾濁；結(jié)晶水合物分解生成水蒸氣，在CD間加一個成無水硫酸銅的干燥管證明水的生成，將充分反應(yīng)后的固體殘余物投入經(jīng)煮沸的稀硫酸中溶解，固體完全溶解且無氣體放出，說明無金屬鐵，取反應(yīng)液加入KSCN溶液無血紅色，證明無鐵離子存在，分解生成的固體產(chǎn)物應(yīng)為氧化亞鐵；
（6）測得硬質(zhì)玻璃管C中殘余固體2.88g，上述分析判斷為氧化亞鐵的質(zhì)量，得到鐵元素物質(zhì)的量，硬質(zhì)玻璃管H中固體質(zhì)量減輕0.64g是一氧化碳還原氧化銅反應(yīng)前后質(zhì)量變化，結(jié)合化學(xué)方程式計算費用的一氧化碳物質(zhì)的量，結(jié)合元素守恒、質(zhì)量守恒計算得到反應(yīng)物和生成物物質(zhì)的量之比，依據(jù)摩爾質(zhì)量計算結(jié)晶水的數(shù)目，得到反應(yīng)的化學(xué)方程式．

解答 解：根據(jù)實驗裝置可知，A裝置生成氮氣，發(fā)生反應(yīng)為：NH₄Cl+NaNO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NaCl+N₂↑+2H₂O，B裝置干燥氮氣，C裝置中草酸亞鐵晶體加熱分解，試管D中出現(xiàn)渾濁，證明產(chǎn)物中有CO₂存在，F(xiàn)中不出現(xiàn)渾濁，I中出現(xiàn)渾濁（H內(nèi)固體變紅），證明分解產(chǎn)物中存在CO，在CD之間連一個盛有無水CuSO₄的裝置可以證明有水蒸氣生成，E中應(yīng)盛放氫氧化鈉溶液，吸收二氧化碳，防止影響CO的檢驗，F(xiàn)裝置檢驗二氧化碳是否除盡，G裝置干燥氣體．裝置檢查氣密性后，先通一段時間N₂，排除裝置內(nèi)的空氣，避免空氣中CO₂對實驗造成的干擾，實驗結(jié)束前，也需要通入氮氣，使分解產(chǎn)物全部通過后面的裝置，充分反應(yīng)；將充分反應(yīng)后的固體殘余物投入經(jīng)煮沸的稀硫酸中，固體完全溶解且無氣體放出，取反應(yīng)液加入KSCN溶液無血紅色，證明固體產(chǎn)物為FeO，
（1）裝置圖分析可知，裝置A是生成氮氣的發(fā)生裝置，利用生成氮氣提供惰性環(huán)境，避免干擾分解產(chǎn)物的分析和驗證，加入藥品前，應(yīng)該進(jìn)行的實驗操作是檢查裝置氣密性；
故答案為：檢查裝置氣密性；
（2）實驗時先打開活塞a，并加熱燒瓶A一段時間，其目的是利用氮氣排除裝置中的空氣，避免空氣中二氧化碳對實驗造成干擾；然后停止加熱，關(guān)閉活塞a，實驗結(jié)束前，還要打開活塞a，加熱燒瓶A一段時間，其目的是實驗結(jié)束把生成的產(chǎn)物全部趕到后面的裝置充分反應(yīng)，減少測定誤差；
故答案為：用生成的N₂排除裝置內(nèi)的空氣，避免空氣中CO₂對實驗造成的干擾；使分解產(chǎn)物全部通過后面的裝置，充分反應(yīng)；
（3）根據(jù)上面的分析可知試管E中的試劑為氫氧化鈉溶液，
故答案為：氫氧化鈉溶液；
（4）根據(jù)上面的分析可知裝置F的作用為檢驗二氧化碳是否被吸收完全，防止影響H中實驗產(chǎn)物的檢驗，
故答案為：檢驗二氧化碳是否被吸收完全，防止影響H中實驗產(chǎn)物的檢驗；
（5）D中是澄清石灰水，生成沉淀證明生成二氧化碳，證明一氧化碳生成可以利用裝置F中澄清石灰水不變渾濁，一氧化碳還原氧化銅反應(yīng)生成二氧化碳通過I澄清石灰水變渾濁；結(jié)晶水合物分解生成水蒸氣，在CD間加一個成無水硫酸銅的干燥管證明水的生成，將充分反應(yīng)后的固體殘余物投入經(jīng)煮沸的稀硫酸中溶解，固體完全溶解且無氣體放出，說明無金屬鐵，取反應(yīng)液加入KSCN溶液無血紅色，證明無鐵離子存在，分解生成的固體產(chǎn)物應(yīng)為氧化亞鐵；
故答案為：CO₂，F(xiàn)中不出現(xiàn)渾濁，I中出現(xiàn)渾濁（H內(nèi)固體變紅）；在CD之間連一個盛有無水CuSO₄的裝置；FeO；
（6）上述實驗分析，測得硬質(zhì)玻璃管C中殘余固體2.88g，判斷為氧化亞鐵的質(zhì)量，計算得到鐵元素物質(zhì)的量=$\frac{2.88g}{72g/mol}$=0.04mol，硬質(zhì)玻璃管H中固體質(zhì)量減輕0.64g是一氧化碳還原氧化銅反應(yīng)前后質(zhì)量變化，結(jié)合化學(xué)方程式計算反應(yīng)的一氧化碳物質(zhì)的量，
CuO+CO=Cu+CO₂，△m
    1mol        16g
    0.04       0.64g
結(jié)合元素守恒鐵元素物質(zhì)的量為0.04mol，7.2g樣品物質(zhì)的量為0.04mol，摩爾質(zhì)量=$\frac{7.2g}{0.04mol}$=180g/mol，依據(jù)FeC₂O₄•nH₂O計算得到n=2，生成一氧化碳物質(zhì)的量為0.04mol，氧化亞鐵物質(zhì)的量為0.04mol，水的物質(zhì)的量為0.08mol，結(jié)合氧化還原反應(yīng)電子守恒計算得到二氧化碳物質(zhì)的量為0.04mol，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CO↑+CO₂↑+2H₂O，
故答案為：FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CO↑+CO₂↑+2H₂O．

點評 本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的分析判斷，實驗基本操作應(yīng)用，分解產(chǎn)物的實驗驗證和成分就是應(yīng)用，掌握方法和基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度較大．