Question

將固體FeC₂O₄·2H₂O放在一個(gè)可稱量的容器中加熱灼燒，固體質(zhì)量隨溫度升高而變化，測(cè)得數(shù)據(jù)如下：

溫度/℃	25	300	350	400	500	600	900
固體質(zhì)量/g	1.000	0.800	0.800	0.400	0.444	0.444	0.429

根據(jù)以上數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和分析，完成下列填空：

（1）寫出25～300 ℃時(shí)固體發(fā)生變化的化學(xué)方程式                               ，判斷理由是                                        。

（2）350～400 ℃時(shí)固體發(fā)生變化得到的產(chǎn)物是                                   ，物質(zhì)的量之比為           。

（3）500 ℃時(shí)產(chǎn)物的含氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)為        。

（4）寫出600～900 ℃時(shí)固體發(fā)生變化的化學(xué)方程式                                。

Answer 1

(1)             固體減少的質(zhì)量剛好等于FeC2O4·2H2O中所含的結(jié)晶水的質(zhì)量

(2)FeO、CO、CO₂     1∶1∶1

(3)30%

(4)

解析:

(1)通過計(jì)算可知固體減少的質(zhì)量剛好等于1.000 g FeC₂O₄·2H₂O中所含結(jié)晶水的質(zhì)量，即可確定反應(yīng)中失去的是H₂O。

(2)在350~400 ℃，F(xiàn)eC₂O₄進(jìn)一步分解，質(zhì)量減少一半，比較FeC₂O₄與鐵的氧化物的相對(duì)分子質(zhì)量，只有剩余固體為FeO符合要求，由反應(yīng)式：

得生成物的物質(zhì)的量之比為1∶1∶1。

(3)(4)問是有緊密聯(lián)系的，在400~500 ℃，F(xiàn)eO在灼燒過程中質(zhì)量增加，可能是結(jié)合空氣中的氧生成高價(jià)的氧化物，600~900 ℃過程中固體質(zhì)量又減小，由此推測(cè)固體物質(zhì)可能發(fā)生如下變化：6FeO→3Fe₂O₃(結(jié)合氧原子)→2Fe₃O₄(再失去氧原子)，用表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證：

2FeO~Fe₂O₃                                                                                                                                    Δm(增加)

144                                                                               16

0.400                                                                            0.444-0.400=0.044

3Fe₂O₃~2Fe₃O₄                                                                                                                           Δm(減少)

480                                                                               16

0.444                                                                            0.444-0.429=0.015

由上可知符合要求，因此500 ℃時(shí)產(chǎn)物為Fe₂O₃，含氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%，600~900 ℃時(shí)的反應(yīng)式為：

由以上分析可知FeC₂O₄·2H₂O在加熱灼燒過程中經(jīng)過一個(gè)復(fù)雜的變化過程，即由FeC₂O₄·2H₂O→FeC₂O₄→FeO→Fe₂O₃→Fe₃O₄。將上述的過程繪制成如下圖所示，更能方便地看清整個(gè)變化過程。

           

FeC₂O₄·2H₂O受熱分解的質(zhì)量變化