Question

用H₂C₂O₄?2H₂O滴加濃H₂SO₄制備CO，通入灼熱的鐵氧化粉末中，做煉鐵實驗．但此法制備的CO中含有其他氣體，必須除去．現有下列裝置：

根據題目要求，回答下列問題：
（1）寫出H₂C₂O₄?2H₂O在濃硫酸催化作用下制備CO的化學方程式．

H₂C₂O₄?2H₂O

濃硫酸

△

CO↑+CO₂↑+3H₂O

；
（2）用a～h表示連接順序，正確順序為a

deg fcbh

i．
（3）用A～F正確表示下面實驗操作的先后順序：

CADBEF

．
A．點燃甲裝置的酒精燈，打開分液漏斗，調節濃硫酸的滴速．
B．點燃乙裝置中的酒精燈，加熱氧化鐵．
C．檢查整套裝置的氣密性．
D．將導管口i處的尾氣驗純后，點燃加以處理．
E．待乙裝置玻璃管內的Fe₂O₃完全變黑時，熄滅乙裝置中的酒精燈．
F．關好甲裝置中分液漏斗的開關后，再熄滅該裝置中的酒精燈．
（4）空洗氣瓶的作用是

防倒吸

，濃硫酸洗氣瓶的作用是

干燥CO

．
（5）假設H₂C₂O₄?2H₂O的分解產物以氣體形式從a處導出，則該混合氣體的平均摩爾質量為

25.2g/mol

．
（6）假設乙中所裝為鐵氧化物的混合物，可能是FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄的任意組合，現取a克混合物充分反應后，質量減輕了

8a

29

克，通過計算確定該混合物中三種氧化物的物質的量的關系是：

n（FeO）：n（Fe₂O₃）=1：1，n（Fe₃O₄）≥0；72n（FeO）+160n（Fe₂O₃）+232n（Fe₃O₄）=a

．

Answer 1

分析：（1）草酸晶體在濃硫酸作催化劑、加熱的條件下，發生分解反應，根據碳元素的化合價變化可知，除生成一氧化碳外還有二氧化碳生成；
（2）根據原理和各裝置的作用連接，得到純凈干燥的一氧化碳應先除去二氧化碳后干燥，除去二氧化碳要防止溶液倒吸；
（3）制備氣體要先檢驗裝置的氣密性，然后加料制備CO并用CO排盡裝置難度空氣，CO有毒，污染空氣，驗純后，點燃處理，再進行用CO煉鐵實驗，使用結束，為防止鐵被氧化，冷卻后，停止通CO；
（4）除去二氧化碳要防止溶液倒吸；進入乙裝置的氣體應干燥；
（5）根據質量守恒，混合氣體的質量等于草酸晶體的質量，結合方程式可知，混合氣體的物質的量為草酸晶體的5倍，由摩爾質量定義可得，混合氣體的平均摩爾質量為草酸晶體的1/5；
（6）質量減輕

8a

29

克，為a克鐵氧化物的混合物所含氧原子的質量，由此計算混合物中鐵原子的質量，再求出混合物中鐵原子與氧原子的個數比，據此確定混合物組成及混合物中各組分的物質的量關系．

解答：解：（1））草酸晶體在濃硫酸作催化劑、加熱的條件下，發生分解反應，根據碳元素的化合價變化可知，除生成一氧化碳外還有二氧化碳生成，反應方程式為
H₂C₂O₄?2H₂O

濃硫酸

△

CO↑+CO₂↑+3H₂O，
故答案為：H₂C₂O₄?2H₂O

濃硫酸

△

CO↑+CO₂↑+3H₂O；
（2）得到純凈干燥的一氧化碳應先除去二氧化碳后干燥，除去二氧化碳要防止溶液倒吸，所以裝置的連接順序為a接d；e 接g；f  接c； b 接h，
故答案為：d e g f c b h；  
（3）制備氣體要先檢驗裝置的氣密性，然后加料制備CO并用CO排盡裝置難度空氣，CO有毒，污染空氣，驗純后，點燃處理，再進行用CO煉鐵實驗，使用結束，為防止鐵被氧化，冷卻后，停止通CO．所以操作步驟順序為CADBEF，故答案為：CADBEF； 
（4）除去二氧化碳要防止溶液倒吸，進入乙裝置的氣體應干燥，所以空洗氣瓶的作用是防倒吸，濃硫酸洗氣瓶的作用是干燥CO，
故答案為：防倒吸；干燥CO；
（5）混合氣體的質量等于草酸晶體的質量，混合氣體的物質的量為草酸晶體的5倍，由摩爾質量定義可得，混合氣體的平均摩爾質量為草酸晶體的1/5，混合氣體的摩爾質量為126g/mol×

1

5

=25.2g/mol，故答案為：25.2g/mol；
（6）a克鐵氧化物的混合物所含鐵原子的質量為（a-

8a

29

）g=

21a

29

g，
所以混合物中n（Fe）：n（O）=

21a 29 g

56g/mol

：

8a 29 g

16g/mol

=3：4
由于Fe₃O₄中鐵原子與氧原子的個數比為3：4，只要FeO與Fe₂O₃保證混合鐵原子與氧原子的個數比為3：4，即可，與Fe₃O₄任意含量無關，
令n（FeO）為x，n（Fe₂O₃）為y，所以有（x+2y）：（x+3y）=3：4，即x：y=1：1，
且滿足三者質量之和為ag，即72n（FeO）+160n（Fe₂O₃）+232n（Fe₃O₄）=a
故答案為：n（FeO）：n（Fe₂O₃）=1：1，n（Fe₃O₄）≥0；72n（FeO）+160n（Fe₂O₃）+232n（Fe₃O₄）=a

點評：以實驗為載體，綜合考查學生化學計算、推斷能力和對氧化還原反應、實驗原理及裝置的理解．