Question

水合草酸亚铁(FeC₂O₄·xH₂O) 是生产锂电池的原料。难溶于水，受热易分解。某化学兴趣小组对草酸亚铁的一些性质进行探究。回答下列问题:

（1）实验室用硫酸亚铁溶液和草酸制备水合草酸亚铁，反应的化学方程式为___________。

（2）将水合草酸亚铁溶于适量盐酸。分别取2mL此溶液于3支试管中，进行实验:能证明水合草酸亚铁中存在Fe²⁺的试剂有______(填代号)。

A.KSCN 溶液     B.K₃[Fe(CN)₆]溶液     C.酸性KMnO₄溶液

（3）为测定水合草酸亚铁中结晶水含量，将石英玻璃管(带两端开关K₁和K₂) (设为装置A) 称重，记为m₁ g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置A称重，记为m₂ g。按下图连接好装置进行实验。

实验步骤如下:

a.打开K₁和K₂，缓缓通入N₂；

b.低温加热装置A一段时间；

c.停上加热，冷却到室温；

d.关闭K₁和K₂，称量A；

e._______________，记为m₃g。

①补充实验步骤e 为____________________(填实验操作和要求)。

②步骤b至步骤e继续通入N₂的目的是______________________________________。

③根据实验数据记录，计算水合草酸亚铁化学式中结晶水数目x=________(列式表示)。

（4）为探究草酸亚铁的分解产物，将(3) 中已恒重的装置A接入下图所示部分的装置(可重复选用)进行实验。打开K₁和K₂，缓缓通入N₂，充分加热。实验后石英玻璃管中固体仅残留一种有磁性的黑色化合物。

①实验装置中，依次连接的合理顺序为A→___________________________。

②证明产物有CO生成的现象是__________________________________。

③写出草酸亚铁受热分解的化学方程式为_________________________________。

Answer

FeSO4+H2C2O4+xH2O= FeC2O4·xH2O↓+H2SO4 B 重复上述a~d步骤，直至A恒重 将装置A中的水蒸气带走；同时防止FeC2O4被空气氧化 [8(m2-m3)]/(m3-m1) C→E→C→F→G→C→H G装置黑色固体变红，其后的C 中澄清石灰水变浑浊 3FeC2O4Fe3O4+4CO↑+ 2CO2↑

【解析】(1)实验室用硫酸亚铁溶液和草酸制备水合草酸亚铁，水合草酸亚铁为FeC2O4•xH2O，反应还产生H2SO4，所以反应的方程式为：FeSO4+H2C2O4+xH2O═FeC2O4•xH2O↓+H2SO4，故答案为：FeSO4+H2C2O4+xH2O═FeC2O4•xH2O↓+H2SO4；

(2)A.KSCN 溶液与亚铁离子反应没有明显的现象，不能检验，错误；B.K3[Fe(CN)6]溶液与亚铁离子反应生成蓝色沉淀，正确；C.酸性KMnO4溶液能够被亚铁离子和草酸根离子还原褪色，不能说明含有亚铁离子，错误；故选B；

(3)①实验步骤为：a.打开K1和K2，缓缓通入N2；b.低温加热装置A一段时间；c.停上加热，冷却到室温；d.关闭K1和K2，称量A；e. 重复上述a~d步骤，直至A恒重，记为m3g，故答案为：重复上述a~d步骤，直至A恒重；

②反应过程中通入N2，N2不参加反应，作为保护气，加热装置A一段时间到停止加热段内通入N2，考虑到实验目的是测定水合草酸亚铁中结晶水含量，所以通入N2有两个目的，一是赶出H2O，二是防止FeC2O4被氧化，故答案为：将装置A中的水蒸气带走，同时防止FeC2O4冷却时被氧化；

③装置质量为m1g，装入样品后质量为m2g，则样品质量为(m2-m1)g，加热一段时间停止加热，称量质量，重复操作直至质量不变，说明此时结晶水完全失去，则热解产物FeC2O4的质量为(m3-m1)g，所以结晶水的质量为(m2-m3)g，

FeC2O4～～～～～～xH2O

144           18x

(m3-m1)g    (m2-m3)g

则有＝，可得x=，故答案为：；

(4)①加热分解FeC2O4产生CO2和CO，则实验装置需要验证CO2和CO，验证CO2使用澄清石灰水，验证CO可用能够还原CuO的性质，所以连接装置为：从A开始，连接C装置验证CO2，然后使用浓NaOH充分吸收CO2，此时可再次连接C装置看有无CO2残留，然后进行干燥气体处理，连接装置F吸收H2O，然后连接装置G验证CO，CO还原CuO为Cu，自身转化为CO2，这里可用装置C处理CO2，若澄清石灰水变浑浊可进一步验证CO，最后处理尾气CO，用装置H排水法收集尾气，故答案为：C→E→C→F→G→C→H。

②一氧化碳可以还原氧化铜，证明产物有CO生成的现象是G装置黑色固体变红，其后的C 中澄清石灰水变浑浊，故答案为：G装置黑色固体变红，其后的C 中澄清石灰水变浑浊；

③实验后石英玻璃管中固体仅残留一种有磁性的黑色化合物，应为Fe3O4，同时产生CO2和CO，所以FeC2O4加热分解的化学方程式为：3FeC2O4═Fe3O4+4CO↑+2CO2↑，故答案为：3FeC2O4═Fe3O4+4CO↑+2CO2↑。