Question

【題目】為了探究某淺黃色固體化合物X（含四種元素）的組成。某化學(xué)興趣小組稱取 3.60g 該固體化合物，用熱重法對其進(jìn)行分析，得到剩余固體的質(zhì)量隨溫度變化的曲線如圖所示。

已知：① 熱分解后得到的無色無味氣體能完全被足量澄清石灰水吸收，并得到 4.00g白色沉淀；

② 熱分解后剩余的固體呈紅棕色，溶于鹽酸后得到黃色溶液。請回答：

（1）X 的化學(xué)式是_____。

（2）固體X 在 300℃下反應(yīng)的化學(xué)方程式是_____。

（3）將熱分解后剩余的紅棕色繼續(xù)升溫加熱至一定溫度，可生成1.55g黑色固體（純凈物），請設(shè)計實驗方案檢驗黑色固體中的陽離子_____。

（4）該興趣小組進(jìn)一步查閱資料發(fā)現(xiàn)，在隔絕空氣加熱條件下，該化合物 X 還生成黑色能自燃并且具有鐵磁性的粉末。則其可能發(fā)生的化學(xué)方程式是_________________________________。

Answer 1

【答案】FeC2O4·2H2O 4FeC2O4·2H2O+3O2=== 2Fe2O3+8CO2+8H2O 先取少量黑色固體溶解在鹽酸中，分成兩支試管，往其中一支里滴加少量KSCN溶液，出現(xiàn)血紅色，說明原黑色固體中含Fe3+；往另外一支試管中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，出現(xiàn)藍(lán)色沉淀，說明原黑固體中含Fe2+ FeC2O4·2H2O Fe+2CO2+2H2O

【解析】

⑴淺黃色固體化合物X，第一個階段可能失去結(jié)晶水，得出水的物質(zhì)的量，得出二氧化碳的物質(zhì)的量和n(C)，得出氧化鐵的物質(zhì)的量和n(Fe)，根據(jù)質(zhì)量守恒得出氧的質(zhì)量和n(O)，根據(jù)元素比例關(guān)系得出n(Fe): n(C): n(O): n(H2O) ，再得出X的化學(xué)式。

⑵固體X在300℃下與氧氣反應(yīng)生成氧化鐵、二氧化碳和水。

⑶將熱分解后剩余的紅棕色繼續(xù)升溫加熱至一定溫度，可生成1.55g黑色固體（純凈物），質(zhì)量減少，主要驗證黑色固體中是否含有亞鐵離子和鐵離子。

⑷在隔絕空氣加熱條件下，該化合物 X 還生成黑色能自燃并且具有鐵磁性的粉末即為鐵粉，根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理分析化合價升降，得到產(chǎn)物為二氧化碳、鐵粉和水。

⑴淺黃色固體化合物X，第一個階段可能失去結(jié)晶水，質(zhì)量為0.72g，物質(zhì)的量為0.04mol，則固體2.88g熱分解后得到的無色無味氣體能完全被足量澄清石灰水吸收，并得到 4.00g白色沉淀；說明熱分解生成了CO2，物質(zhì)的量為0.04mol，則n(C)=0.04mol，碳的質(zhì)量為0.04mol×12gmol1= 0.48g，熱分解后剩余的固體呈紅棕色，溶于鹽酸后得到黃色溶液，說明生成了氧化鐵，物質(zhì)的量為0.01mol，n(Fe) = 0.02mol，鐵的質(zhì)量為0.02mol×56gmol1= 1.12g，則還有氧的質(zhì)量為2.88g 0.48g 1.12g = 1.28g，則n(O)=0.08mol，根據(jù)元素比例關(guān)系得出n(Fe): n(C): n(O): n(H2O) = 0.02mol:0.04mol:0.08mol:0.04mol = 1:2:4:2，X的化學(xué)式是FeC2O4·2H2O。

⑵固體X在300℃下與氧氣反應(yīng)生成氧化鐵、二氧化碳和水，其反應(yīng)的化學(xué)方程式是4FeC2O4·2H2O+3O22Fe2O3+8CO2+8H2O；故答案為：4FeC2O4·2H2O+3O22Fe2O3+8CO2+8H2O。

⑶將熱分解后剩余的紅棕色繼續(xù)升溫加熱至一定溫度，可生成1.55g黑色固體（純凈物），質(zhì)量減少，主要驗證黑色固體中是否含有亞鐵離子和鐵離子，因此實驗方案為先取少量黑色固體溶解在鹽酸中，分成兩支試管，往其中一支里滴加少量KSCN溶液，出現(xiàn)血紅色，說明原黑色固體中含Fe3+；往另外一支試管中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，出現(xiàn)藍(lán)色沉淀，說明原黑固體中含Fe2+；故答案為：先取少量黑色固體溶解在鹽酸中，分成兩支試管，往其中一支里滴加少量KSCN溶液，出現(xiàn)血紅色，說明原黑色固體中含Fe3+；往另外一支試管中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，出現(xiàn)藍(lán)色沉淀，說明原黑固體中含Fe2+。

⑷在隔絕空氣加熱條件下，該化合物 X 還生成黑色能自燃并且具有鐵磁性的粉末即為鐵粉，根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理分析化合價升降，得到產(chǎn)物為二氧化碳、鐵粉和水，其可能發(fā)生的化學(xué)方程式是FeC2O4·2H2O Fe+2CO2+2H2O；故答案為：FeC2O4·2H2O Fe+2CO2+2H2O。