Question

Ⅰ．某溶液中僅含下表離子中的5種離子（不考慮水的電離及離子的水解），且離子的物質的量均為1mol。

陰離子	SO42-、NO3-、Cl-
陽離子	Fe3+、Fe2+、NH4+、Cu2+、Al3+

 
①若向原溶液中加入KSCN溶液，無明顯變化。②若向原溶液中加入過量的鹽酸，有氣體生成，溶液中陰離子種類不變。③若向原溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成。試回答下列問題
（1）若先向原溶液中加入過量的鹽酸，再加入KSCN溶液，現象是            。
（2）原溶液中含有的陽離子是               。
（3）向原溶液中加入足量的鹽酸，發生反應的離子方程式為                  。
（4）向原溶液中加入足量的NaOH溶液，充分反應后，過濾、洗滌、灼燒，最終所得固體用托盤天平稱量質量為            。
Ⅱ. 草酸亞鐵晶體（FeC₂O₄·2H₂O）、碳酸鋰和二氧化硅在氬氣中高溫反應可制備鋰電池的正極材料硅酸亞鐵鋰（Li₂FeSiO₄）。草酸亞鐵晶體在氬氣氣氛中進行熱重分析，結果如右圖所示（TG%表示殘留固體質量占原樣品總質量的百分數）,請回答下列問題：

（5）草酸亞鐵晶體中碳元素的化合價為：             
（6）A→B發生反應的化學方程式為                   。
（7）精確研究表明，B→C實際是分兩步進行的，每一步只釋放一種氣體，第二步釋放的氣體的相對分子質量較第一步的大，則第一步釋放的氣體化學式為：         ；釋放第二種氣體時，反應的化學方程式為                               。

Answer 1

（16分，每空2分）（1）溶液呈紅色（2分）    （2）Fe²⁺、Cu²⁺ （2分）；
（3）3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-＝3Fe³⁺+NO↑+2H₂O（2分） （4）160.0g（2分）(寫成160g不給分)；
（5）+3（2分）    （6）FeC₂O₄·2H₂OFeC₂O₄ ＋2H₂O（2分）
（7）CO（2分）      FeCO₃ FeO + CO₂↑（2分）

試題分析：Ⅰ.若向溶液中加入KSCN溶液，無明顯變化，說明原溶液中不含Fe³⁺；若向溶液中加入過量的鹽酸，有氣體生成，溶液中陰離子種類不變，說明原溶液中含有Cl^-，該氣體只能是NO，說明含有具有氧化性的NO₃^-和具有還原性的Fe²⁺。若向溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，說明原溶液中含有SO₄^2-。各離子的物質的量均為1mol，因此根據電荷守恒可知還應含有Cu²⁺，所以原溶液中所含陽離子是Fe²⁺、Cu²⁺，陰離子是NO₃^-、Cl^-、SO₄^2-。
（1）如果先加入鹽酸，在酸性條件下NO₃^-具有氧化性，能和具有還原性的Fe²⁺發生氧化還原反應，反應的離子方程式為3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-＝3Fe³⁺+NO↑+2H₂O。所以再滴入KSCN溶液，溶液呈紅色。
（2）原溶液中含有的陽離子是Fe²⁺和Cu²⁺。
（3）根據以上分析可知，向原溶液中加入足量的鹽酸，發生反應的離子方程式為3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-＝3Fe³⁺+NO↑+2H₂O。
（4）原溶液中所含陽離子是Fe²⁺、Cu²⁺，若向原溶液中加入足量的NaOH溶液，充分反應后過濾，洗滌，灼燒至恒重，最終得到的固體應該是是CuO、Fe₂O₃。根據題意各離子的物質的量均為1mol可知，m(CuO)＝1.0mol×80g/mol＝80.0g，m(Fe₂O₃)＝×1.0mol×160g/mol＝80.0g，所得固體的質量為80.0g＋80.0g＝160.0g。
Ⅱ.（5）草酸亞鐵晶體（FeC₂O₄·2H₂O）中鐵元素的化合價是＋2價，氧元素是－2價，所以碳元素的化合價是（2×4－2）÷2＝＋3價。
（6）根據草酸亞鐵晶體的化學式FeC₂O₄·2H₂O可知，晶體中結晶水的含量是×100%＝20%，所以A→B發生反應恰好是失去結晶水，因此反應的化學方程式為FeC₂O₄·2H₂OFeC₂O₄ ＋2H₂O。
（7）草酸亞鐵晶體中FeO的含量是×100%＝40%，所以C點生成的固體是氧化亞鐵。由于第二步釋放的氣體的相對分子質量較第一步的大，所以第一步釋放的是CO，第二步釋放的是CO₂，反應的化學方程式分別是FeC₂O₄ FeCO₃＋CO、FeCO₃ FeO + CO₂↑。