Question

草酸亞鐵晶體（FeC₂O₄?2H₂O）用作分析試劑及顯影劑和新型電池材料磷酸亞鐵鋰的生產(chǎn)．回答下列問(wèn)題：
I興趣小組對(duì)草酸亞鐵晶體的分解產(chǎn)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和探究．探究分解得到的固體產(chǎn)物中鐵元素的存在形式．
（1）提出假設(shè)
假設(shè)一：

 

；假設(shè)二：全部是FeO；假設(shè)三：FeO和Fe混合物．
（2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案證明假設(shè)三．
限選試劑：稀鹽酸、新制的氯水、0.1mol?L^-1CuSO₄溶液、20% KSCN溶液、蒸餾水．

實(shí)驗(yàn)步驟	現(xiàn)象與結(jié)論
步驟1：向試管中加入少量固體產(chǎn)物，再加入足量   ，充分振蕩	若溶液顏色明顯改變，且有   生成，則證明有鐵質(zhì)存在
步驟2：將步驟1中得到濁液過(guò)濾，并用蒸餾水洗滌至洗滌液無(wú)色
步驟3：取步驟2得到的少量固體于試管中滴加

Ⅱ興趣小組在文獻(xiàn)中查閱到，F(xiàn)eC₂0₄?2H₂0受熱分解時(shí)，固體質(zhì)量隨溫度變化的曲線如圖所示，寫(xiě)出加熱到400℃時(shí)，F(xiàn)eC₂0₄?2H₂0晶體受熱分解的化學(xué)方程式為：

 

根據(jù)圖象，如有1.0g草酸亞鐵晶體在坩堝中敞口充分加熱，最終殘留黑色固體的質(zhì)量大于0.4g．某同學(xué)由此得出結(jié)論：假設(shè)二不成立．你是否同意該同學(xué)的結(jié)論，并簡(jiǎn)述理由：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量

專(zhuān)題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：Ⅰ．（1）依據(jù)假設(shè)2、3分析假設(shè)1的內(nèi)容；
（2）依據(jù)假設(shè)3是鐵和氧化亞鐵的混合物，利用硫酸銅溶液和鐵反應(yīng)生成銅的現(xiàn)象分析證明鐵的存在，過(guò)濾后用蒸餾水洗滌，取固體用鹽酸溶解后加入過(guò)氧化氫氧化為鐵離子，加入硫氰酸鉀溶液若出現(xiàn)血紅色現(xiàn)象證明含有氧化亞鐵，據(jù)此設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟檢驗(yàn)；
Ⅱ．氧化亞鐵溶解于鹽酸生成氯化亞鐵溶液，加入KSCN溶液，若溶液不變紅證明假設(shè)一正確；
定量實(shí)驗(yàn)：根據(jù)圖中提供的信息，通過(guò)計(jì)算可以判斷反應(yīng)的化學(xué)方程式和物質(zhì)的化學(xué)式；
如有1.0g草酸亞鐵晶體在坩堝中敞口充分加熱，最終殘留黑色固體的質(zhì)量大于0.4g．某同學(xué)由此得出結(jié)論：假設(shè)一不成立不合理，氧化亞鐵可以被空氣氧化；
Ⅱ．根據(jù)圖中提供的信息，通過(guò)計(jì)算可以判斷反應(yīng)的化學(xué)方程式和物質(zhì)的化學(xué)式；
如有1.0g草酸亞鐵晶體在坩堝中敞口充分加熱，最終殘留黑色固體的質(zhì)量大于0.4g．某同學(xué)由此得出結(jié)論：假設(shè)一不成立不合理，氧化亞鐵可以被空氣氧化．

解答： 解Ⅰ：（1）假設(shè)2：FeO； 假設(shè)3：FeO和Fe混合物，則假設(shè)1為Fe，
故答案為：Fe；
②依據(jù)題干所提供的試劑結(jié)合假設(shè)3的混合物組成為鐵和氧化亞鐵的性質(zhì)分析設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟為，向試管中加入少量固體產(chǎn)物，再加入足量硫酸銅溶液，充分振蕩，若溶液顏色明顯改變，且有暗紅色固體物質(zhì)生成證明有鐵單質(zhì)存在，將步驟1中得到的濁液過(guò)濾，并用蒸餾水洗滌至洗滌液無(wú)色，取步驟2得到的少量固體與試管中，滴加過(guò)量HCl，靜置，取上層清液，滴加適量H₂O₂，充分振蕩后滴加KSCN，若溶液呈血紅色證明含有氧化亞鐵，
故答案為：

實(shí)驗(yàn)步驟	現(xiàn)象與結(jié)論
步驟1：硫酸銅溶液	（暗）紅色固體
步驟3：過(guò)量HCl，靜置，取上層清液，滴加幾滴KSCN溶液，再滴加適量新制的氯水，充分振蕩	若滴加適量新制的氯水后溶液呈紅色，則證明有FeO

；
II．通過(guò)剩余固體的質(zhì)量可知，過(guò)程Ⅰ發(fā)生的反應(yīng)是：草酸亞鐵晶體受熱失去結(jié)晶水，設(shè)失去結(jié)晶水x，圖象分析可知固體質(zhì)量變化1.0-0.8=0.2g，依據(jù)則反應(yīng)的化學(xué)方程式計(jì)算為：
FeC₂O₄?2H₂O

△   .

FeC₂O₄+（2-x）H₂O+xH₂O△m
 180                                 18x
  1.0                                0.2
解得：x=2
加熱到300°C，晶體全部失去結(jié)晶水生成草酸亞鐵和水，
繼續(xù)加熱到400°C，固體質(zhì)量減少0.8g-0.4g=0.4g；此時(shí)草酸亞鐵分解減少的是氣體質(zhì)量，反應(yīng)過(guò)程中一定存在反應(yīng)生成氧化亞鐵和二氧化碳，鐵元素化合價(jià)不變時(shí)，依據(jù)元素化合價(jià)變化和電子守恒可知碳元素化合價(jià)從+3價(jià)變化為+4價(jià)，一定有化合價(jià)降低生成+2價(jià)的一氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：FeC₂O₄

△   .

FeO+CO+CO₂，分析圖象可知；
FeC₂O₄

△   .

FeO+CO+CO₂ △m
  144               72     
   0.8              0.4
計(jì)算結(jié)果符合圖象固體質(zhì)量變化，所以反應(yīng)的化學(xué)方程式為：FeC₂O₄.2H₂O

△   .

FeO+CO↑+CO₂↑+2H₂O；
如有1.0g草酸亞鐵晶體在坩堝中敞口充分加熱，依據(jù)鐵元素守恒計(jì)算得到若生成氧化亞鐵，質(zhì)量為0.4g，但實(shí)驗(yàn)過(guò)程中最終殘留黑色固體的質(zhì)量大于0.4g，可能是實(shí)驗(yàn)未在密閉容器中進(jìn)行，氧化亞鐵被空氣氧化為氧化鐵，所以“某同學(xué)由此得出結(jié)論：假設(shè)一不成立”不合理，
故答案為：FeC₂O₄.2H₂O

△   .

FeO+CO↑+CO₂↑+2H₂O；不同意，實(shí)驗(yàn)未在密閉容器中進(jìn)行，F(xiàn)eO會(huì)被空氣進(jìn)一步氧化，生成鐵的其它氧化物．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了探究物質(zhì)組成、測(cè)量物質(zhì)含量及性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，題目難度中等，注意掌握物質(zhì)的性質(zhì)及檢驗(yàn)方法，（II）為易錯(cuò)點(diǎn)，正確分析曲線變化為解答本題的關(guān)鍵，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力．