Question

【題目】某研究小組為了探究一種無機礦物鹽X(僅含四種元素)的組成和性質，設計并完成如下實驗：

另取21.6gX在惰性氣流中加熱至完全分解，得到12.8g固體1和0.2mol氣體甲。

（1）畫出白色沉淀1中金屬元素的原子結構示意圖_____________，寫出氣體甲的電子式_______。

（2）X的化學式是______________，在惰性氣流中加熱X至完全分解的化學反應方程式為______________________________________。

（3）白色沉淀2在空氣中變成紅褐色沉淀的原因是_______（用化學反應方程式表示）。

（4）一定條件下，氣體甲魚固體1中的某種成分可能發生氧化還原反應，寫出一個有氣體生成的可能的化學反應方程式______________________________，并設計實驗方案驗證該反應的產物___________________________________________。

Answer 1

【答案】 CaFe(CO3)2 CaFe(CO3)2CaO+FeO+2CO2↑ 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3 2FeO+CO2===Fe2O3+CO 檢驗Fe2O3：將固體用稀鹽酸溶解，加入KSCN溶液若顯紅色表明產物中有Fe3+；檢測CO：將氣體通過灼熱CuO，黑色固體變為紅色

【解析】①根據已知信息：21.6gX→12.8g固體1+0.2mo甲，質量守恒，所以0.2mol甲的質量為（21.6g-12.8g）=8.8g，則氣體的摩爾質量為：8.8g÷0.2mol=44g/mol。所以氣體甲為CO2；

②紅褐色沉淀為Fe(OH)3，逆推，白色沉淀2為Fe(OH)2，溶液3為FeCl2，固體2為FeO；所以X中含有Fe元素。③隔絕空氣加熱X得到CO2和固體1，且X和HCl(aq)反應也能得到CO2，則X為弱酸鹽，且X含有C、O元素；弱酸鹽分解得到固體，則推測固體1為金屬氧化物；固體1溶于水得到溶液1和固體2，溶液1和CO2反應生成白色沉淀1，白色沉淀1和CO2、H2O反應生成溶液2，則白色沉淀1為碳酸鹽、溶液2為碳酸氫鹽；X為無機礦物鹽，可推測白色沉淀1為碳酸鈣，即固體1種含有CaO。則X中四種元素分別為：Fe、Ca、C、O。

固體1成分為CaO、FeO，21.6gX在惰性氣流中加熱至完全分解，得到12.8g固體1和0.2molCO2, 0.1molFeO 和0.1molCaO質量恰好為12.8g,可推測X化學式為：CaO·FeO·2CO2，CaFe(CO3)2。

（1）白色沉淀1是CaCO3,碳酸鈣中金屬元素的原子核外有4個電子層、最外層有2個電子,所以Ca原子結構示意圖為，氣體甲是CO2, CO2的電子式為；

故答案為：；；

（2）X的化學式是CaFe(CO3)2,在惰性氣流中加熱X至完全分解生成CO2和CaO、FeO。故反應方程式為CaFe(CO3)2CaO+FeO+2CO2↑；

（3）氫氧化亞鐵不穩定,易被空氣氧化生成紅褐色氫氧化鐵,所以白色沉淀2在空氣中變成紅褐色沉淀，反應方程式為4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3；

（4）FeO具有還原性，能被CO2氧化生成Fe2O3，同時生成CO,反應方程式為：2FeO+CO2=Fe2O3+CO。檢驗如果該反應發生，則生成固體中含有三價鐵，將固體溶于稀鹽酸生成鐵離子，可通過加入KSCN溶液檢驗鐵離子的存在。將氣體通過灼熱CuO，若黑色固體變為紅色，則說明有CO的生成。

故答案為：2FeO+CO2===Fe2O3+CO；檢驗Fe2O3，將固體用稀鹽酸溶解，加入KSCN溶液若顯紅色表明產物中有Fe3+；檢測CO，將氣體通過灼熱CuO，黑色固體變為紅色。