Question

法國(guó)化學(xué)家亨利?莫瓦桑一生在化學(xué)元素發(fā)現(xiàn)史上做出了重大貢獻(xiàn)．莫瓦桑最初的無(wú)機(jī)化學(xué)研究課題是自燃鐵（發(fā)火金屬；打火石）．莫瓦桑將氧化亞鐵放在氫氣流下加熱還原，制得了自燃鐵（顆粒很細(xì)的金屬鐵，在空氣中撞擊或受熱會(huì)燃燒）．
某研究性學(xué)習(xí)小組擬模仿莫瓦桑開(kāi)展在實(shí)驗(yàn)室制備自燃鐵研究．由于沒(méi)有現(xiàn)存的氧化亞鐵，查資料得知可以通過(guò)在隔絕氧氣條件下加熱草酸亞鐵（FeC₂O₄）制得氧化亞鐵：FeC₂OFeO+CO↑+CO₂↑
由此，小組設(shè)計(jì)了一套先制備氧化亞鐵，繼后制備自燃鐵的裝置（鐵架臺(tái)等固定儀器裝置在圖中略去未畫(huà)出）：

分析該套裝置的原理回答下列問(wèn)題：
（1）寫(xiě)出用氧化亞鐵制備自燃鐵的化學(xué)方程式：______
（2）儀器組裝好后，首先要做的工作是：______；具體方法是：______．
（3）實(shí)驗(yàn)中B裝置的意義是：______．
（4）對(duì)該實(shí)驗(yàn)操作，小組同學(xué)歸納了如下一些實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行選擇和組合：
①點(diǎn)燃D處酒精燈，②打開(kāi)分液漏斗活塞讓溶液緩緩滴下，③關(guān)閉A、B之間的活塞開(kāi)關(guān)，④熄滅酒精燈，⑤往D的玻管內(nèi)通相對(duì)足夠時(shí)間的氣體排出原存留氣體，⑥繼續(xù)通氣體至D的玻管內(nèi)固體冷卻，⑦撤下儀器，⑧打開(kāi)A、B之間的活塞開(kāi)關(guān)，⑨關(guān)閉分液漏斗活塞．則在第一階段制備氧化亞鐵中，必須經(jīng)過(guò)的實(shí)驗(yàn)步驟且正確的順序是：______；繼續(xù)進(jìn)行第二階段制備自燃鐵的實(shí)驗(yàn)步驟和正確的順序是：______；
（5）該套裝置有沒(méi)有明顯的問(wèn)題？______，如有，回答如何改進(jìn)：______．

Answer 1

解：（1）用氧化亞鐵制備自燃鐵的化學(xué)方程式為：FeO+H₂Fe+H₂O；
故答案為：FeO+H₂Fe+H₂O；
（2）過(guò)程中發(fā)生的反應(yīng)是氣體參加的反應(yīng)，整個(gè)過(guò)程的裝置不能漏氣，需要先進(jìn)行檢查裝置氣密性；方法為：將D、E之間的膠管夾住；B的分液漏斗活塞關(guān)閉；打開(kāi)A、B之間的開(kāi)關(guān)；從A的漏斗中加水到一定程度，可觀察A中漏斗是否會(huì)形成一段穩(wěn)定的水柱保持不變；
故答案為：檢查氣密性；將D、E之間的膠管夾�。籅的分液漏斗活塞關(guān)閉；打開(kāi)A、B之間的開(kāi)關(guān)；從A的漏斗中加水到一定程度，可觀察A中漏斗是否會(huì)形成一段穩(wěn)定的水柱保持不變；
（3）B裝置是大理石和鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w的裝置，目的是利用二氧化碳?xì)怏w排凈裝置中空氣，特別是D裝置中，避免生成的著火鐵被氧氣氧化；
故答案為：產(chǎn)生CO₂氣體排出D中的空氣；
（4）在第一階段制備氧化亞鐵中必須經(jīng)過(guò)的實(shí)驗(yàn)步驟是檢驗(yàn)裝置氣密性、制備二氧化碳?xì)怏w、充滿整個(gè)裝置、加熱D裝置制備氧化亞鐵、氣體通道D處冷卻；第二階段是氫氣還原氧化亞鐵，同樣是先檢查裝置氣密性、制備氫氣、加熱D裝置還原氧化亞鐵，熄滅酒精燈，完成后撤下裝置；
故答案為：：③②⑤⑨①④⑥； ⑧⑤①④⑥③⑦；
（5）裝置中生成氫氣和二氧化碳?xì)怏w的試劑用的鹽酸揮發(fā)出氯化氫氣體對(duì)后續(xù)反應(yīng)產(chǎn)生影響，需要除去，草酸鐵分解生成的一氧化碳?xì)怏w需要點(diǎn)燃除去，不能排到大氣中；
故答案為：有；B、C之間應(yīng)該增加一個(gè)除HCl的洗氣瓶； E后面應(yīng)有處理第一階段尾氣中CO的措施；
分析：（1）化亞鐵放在氫氣流下加熱還原，制得了自燃鐵．氧化亞鐵和氫氣反應(yīng)生成鐵和水；
（2）過(guò)程中發(fā)生的反應(yīng)是氣體參加的反應(yīng)，整個(gè)過(guò)程的裝置不能漏氣，需要先進(jìn)行檢查裝置氣密性，利用裝置中的壓強(qiáng)變化和液面變化分析判斷；
（3）B裝置是生成二氧化碳?xì)怏w的裝置，目的是排凈裝置D中空氣，避免生成的著火鐵被氧氣氧化；
（4）依據(jù)實(shí)驗(yàn)操作步驟和操作過(guò)程，結(jié)合實(shí)驗(yàn)過(guò)程中注意問(wèn)題選擇步驟順序；第一階段是排凈空氣加熱分解草酸鐵得到氧化亞鐵，第二階段是制備氫氣通過(guò)裝置，加熱還原氧化亞鐵；
（5）裝置中生成氫氣和二氧化碳?xì)怏w的試劑用的鹽酸揮發(fā)出氯化氫氣體對(duì)后續(xù)反應(yīng)產(chǎn)生影響，草酸鐵分解生成的一氧化碳?xì)怏w需要點(diǎn)燃除去，不能排到大氣中；
點(diǎn)評(píng)：本題考查了實(shí)驗(yàn)制備物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)方案，鐵及其化合物性質(zhì)的分析應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)步驟和方案的設(shè)計(jì)，題目難度較大．