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，設計并完成了如下實驗：

另取10.80 g X在惰性氣流中加熱至完全分解，得到6.40 g固體1。請回答如下問題：

(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，氣體甲與固體1中的某種成分可能發生氧化還原反應，寫出一個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)2CaFe(CO3)2CaO＋FeO＋2CO2↑4Fe(OH)2＋2H2O＋O2=4Fe(OH)32FeO＋CO2Fe2O3＋CO檢測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Fe(Ⅲ)；檢測CO：將氣體通過灼熱CuO，黑色固體變紅色

【解析】

因X與鹽酸反應生成氣體甲，則X應為弱酸鹽，又因X受熱分解可生成氣體甲和固體1，可推知固體1應為金屬氧化物。因固體1中有與水反應的物質，且溶液1中通入氣體甲先出現白色沉淀1后溶解，可推知固體1中含有CaO，氣體甲為CO2。根據白色沉淀2遇到空氣變為紅褐色沉淀，可知X中含有Fe2＋。綜上分析，X應含有FeCO3和CaCO3。 (1)白色沉淀1為CaCO3，鈣原子的結構示意圖為；CO2為共價化合物，C、O原子間以共價鍵結合，其電子式為； (2)10.80 g X完全分解生成CO2的質量為10.80 g－6.40 g＝4.40 g，其物質的量為0.10 mol，根據CaCO3CaO＋CO2↑、FeCO3FeO＋CO2↑可得：n(FeO)＋n(CaO)＝0.1 mol，56 g·mol－1×n(CaO)＋72 g·mol－1×n(FeO)＝6.40 g，解以上兩式可得：n(FeO)＝n(CaO)＝0.050 mol，則X的化學式為CaFe(CO3)2。X在惰性氣流中受熱至完全分解的化學方程式為CaFe(CO3)2CaO＋FeO＋2CO2↑。 (3)Fe(OH)2被空氣中的O2氧化為Fe(OH)3，其化學方程式為4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3。（4）高溫下FeO與CO2反應生成CO，另一種產物可能是Fe2O3。將反應后所得到的固體用稀硫酸溶解，然后用KSCN溶液檢驗是否含有Fe3＋，將氣體產物通過熱的CuO固體，根據固體變紅色可確定CO2中有CO。檢測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Fe(Ⅲ)；檢測CO：將氣體通過灼熱CuO，黑色固體變紅色。