Question

【题目】某研究小组为了探究一种无机矿物盐X(仅含四种元素)的组成和性质，设计并完成如下实验：

另取21.6gX在惰性气流中加热至完全分解，得到12.8g固体1和0.2mol气体甲。

（1）画出白色沉淀1中金属元素的原子结构示意图_____________，写出气体甲的电子式_______。

（2）X的化学式是______________，在惰性气流中加热X至完全分解的化学反应方程式为______________________________________。

（3）白色沉淀2在空气中变成红褐色沉淀的原因是_______（用化学反应方程式表示）。

（4）一定条件下，气体甲鱼固体1中的某种成分可能发生氧化还原反应，写出一个有气体生成的可能的化学反应方程式______________________________，并设计实验方案验证该反应的产物___________________________________________。

Answer 1

【答案】 CaFe(CO3)2 CaFe(CO3)2CaO+FeO+2CO2↑ 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3 2FeO+CO2===Fe2O3+CO 检验Fe2O3：将固体用稀盐酸溶解，加入KSCN溶液若显红色表明产物中有Fe3+；检测CO：将气体通过灼热CuO，黑色固体变为红色

【解析】①根据已知信息：21.6gX→12.8g固体1+0.2mo甲，质量守恒，所以0.2mol甲的质量为（21.6g-12.8g）=8.8g，则气体的摩尔质量为：8.8g÷0.2mol=44g/mol。所以气体甲为CO2；

②红褐色沉淀为Fe(OH)3，逆推，白色沉淀2为Fe(OH)2，溶液3为FeCl2，固体2为FeO；所以X中含有Fe元素。③隔绝空气加热X得到CO2和固体1，且X和HCl(aq)反应也能得到CO2，则X为弱酸盐，且X含有C、O元素；弱酸盐分解得到固体，则推测固体1为金属氧化物；固体1溶于水得到溶液1和固体2，溶液1和CO2反应生成白色沉淀1，白色沉淀1和CO2、H2O反应生成溶液2，则白色沉淀1为碳酸盐、溶液2为碳酸氢盐；X为无机矿物盐，可推测白色沉淀1为碳酸钙，即固体1种含有CaO。则X中四种元素分别为：Fe、Ca、C、O。

固体1成分为CaO、FeO，21.6gX在惰性气流中加热至完全分解，得到12.8g固体1和0.2molCO2, 0.1molFeO 和0.1molCaO质量恰好为12.8g,可推测X化学式为：CaO·FeO·2CO2，CaFe(CO3)2。

（1）白色沉淀1是CaCO3,碳酸钙中金属元素的原子核外有4个电子层、最外层有2个电子,所以Ca原子结构示意图为，气体甲是CO2, CO2的电子式为；

故答案为：；；

（2）X的化学式是CaFe(CO3)2,在惰性气流中加热X至完全分解生成CO2和CaO、FeO。故反应方程式为CaFe(CO3)2CaO+FeO+2CO2↑；

（3）氢氧化亚铁不稳定,易被空气氧化生成红褐色氢氧化铁,所以白色沉淀2在空气中变成红褐色沉淀，反应方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3；

（4）FeO具有还原性，能被CO2氧化生成Fe2O3，同时生成CO,反应方程式为：2FeO+CO2=Fe2O3+CO。检验如果该反应发生，则生成固体中含有三价铁，将固体溶于稀盐酸生成铁离子，可通过加入KSCN溶液检验铁离子的存在。将气体通过灼热CuO，若黑色固体变为红色，则说明有CO的生成。

故答案为：2FeO+CO2===Fe2O3+CO；检验Fe2O3，将固体用稀盐酸溶解，加入KSCN溶液若显红色表明产物中有Fe3+；检测CO，将气体通过灼热CuO，黑色固体变为红色。