Question

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10.80g X在惰性氣流中加熱至完全分解，得到6.40g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，氣體甲與固體1中的某種成分可能發(fā)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(chǎn)物

 

．

Answer 1

考點：真題集萃,物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題,元素及其化合物

分析：X能和HCl反應生成氣體甲，隔絕空氣加熱X得到氣體甲和固體1，且X和HCl（aq）反應也能得到CO₂，因此猜測X是碳酸鹽，因為X加熱易分解且能和酸反應生成CO₂，那么甲為CO₂，固體1溶于水得到溶液1和固體2，溶液1和二氧化碳反應生成白色沉淀1，白色沉淀1和二氧化碳、水反應生成溶液2，則白色沉淀1為碳酸鹽、溶液2為碳酸氫鹽；
固體2和稀鹽酸反應生成溶液3，且需要無氧條件，溶液3中加入堿在無氧條件下生成白色沉淀2，白色沉淀2被空氣氧化生成紅褐色沉淀，則白色沉淀2是Fe（OH）₂，溶液3為FeCl₂，X僅含4種元素，碳酸鹽分解生成二氧化碳氣體和兩種氧化物，其中一種氧化物能溶于水，結合地殼的成分猜測固體1中成分為CaO、FeO，對應地，X應為CaFe（CO₃）₂，結合題中信息：10.80g X在惰性氣流中加熱至完全分解，得到6.40g固體1，經(jīng)計算，確認X為CaFe（CO₃）₂，那么，溶液1是Ca（OH）₂，白色沉淀1是CaCO₃，溶液2是Ca（HCO₃）₂，再結合題目分析解答．

解答： 解：X能和HCl反應生成氣體甲，隔絕空氣加熱X得到氣體甲和固體1，且X和HCl（aq）反應也能得到CO₂，因此猜測X是碳酸鹽，因為X加熱易分解且能和酸反應生成CO₂，那么甲為CO₂，固體1溶于水得到溶液1和固體2，溶液1和二氧化碳反應生成白色沉淀1，白色沉淀1和二氧化碳、水反應生成溶液2，則白色沉淀1為碳酸鹽、溶液2為碳酸氫鹽；
固體2和稀鹽酸反應生成溶液3，且需要無氧條件，溶液3中加入堿在無氧條件下生成白色沉淀2，白色沉淀2被空氣氧化生成紅褐色沉淀，則白色沉淀2是Fe（OH）₂，溶液3為FeCl₂，X僅含4種元素，碳酸鹽分解生成二氧化碳氣體和兩種氧化物，其中一種氧化物能溶于水，結合地殼的成分猜測固體1中成分為CaO、FeO，對應地，X應為CaFe（CO₃）₂，結合題中信息：10.80g X在惰性氣流中加熱至完全分解，得到6.40g固體1，經(jīng)計算，確認X為CaFe（CO₃）₂，那么，溶液1是Ca（OH）₂，白色沉淀1是CaCO₃，溶液2是Ca（HCO₃）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，氣體甲是二氧化碳，二氧化碳的電子式為，
故答案為：；；
（2）通過以上分析知，X的化學式是 CaFe（CO₃）₂，在惰性氣流中加熱X至完全分解生成二氧化碳和氧化鈣、氧化亞鐵，所以該反應的化學反應方程式為CaFe（CO₃）₂

△   .

CaO+FeO+2CO₂↑，
故答案為：CaFe（CO₃）₂；CaFe（CO₃）₂

△   .

CaO+FeO+2CO₂↑；
（3）氫氧化亞鐵不穩(wěn)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+2H₂O+O₂=4Fe（OH）₃，故答案為：4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂=4Fe（OH）₃；
（4）一定條件下，氣體甲與固體1中的某種成分可能發(fā)生氧化還原反應，氧化亞鐵具有還原性，能被二氧化碳氧化生成四氧化三鐵或氧化鐵，同時生成CO，反應方程式為2FeO+CO₂=Fe₂O₃+CO（或生成Fe₃O₄），如果該反應發(fā)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，鐵離子和KSCN溶液反應生成血紅色物質而使溶液變紅色．
故答案為：2FeO+CO₂=Fe₂O₃+CO（或生成Fe₃O₄）；取適量固體于試管中，加入鹽酸溶解，滴入幾滴KSCN溶液，若溶液變紅色，說明產(chǎn)物中含有三價鐵．

點評：本題考查了無機物推斷，涉及物質結構、物質的性質、離子的檢驗等知識點，熟悉元素化合物的性質是解本題關鍵，知道流程圖中每一步發(fā)生的反應及反應現(xiàn)象，題目難度中等．