Question

17．某无机盐M是一种优良的氧化剂，为确定其化学式，设计如图探究实验：

已知：
①无机盐M仅由钾离子和一种含氧酸根组成，其分子中的原子个数比为2：1：4；
②该小组同学将溶液N分为二等份，分别按路线I、路线II进行实验．每步部反应完全．
请按要求回答下列问题：
（1）由路线I的现象可知，溶液N中含有的阳离子是Fe²⁺．
（2）由实验流程图可推得．含氧酸盐W的化学式是K₂SO₄；由路线II可知，1.98g无机盐M中所含钾元素的质量为0.78g．
（3）无机盐M与1.12g还原铁粉恰好完全反应生成溶液N的化学反应方程为2Fe+K₂FeO₄+4H₂SO₄═3FeSO₄+K₂SO₄+4H₂O．

Answer 1

分析 1.2g氧化铁的物质的量为：$\frac{1.2g}{160g/mol}$=0.0075mol，则溶液N中含有铁元素的物质的量为：0.0075mol×2×2=0.03mol，质量为：56g/mol×0.03mol=1.68g＞1.12g，所以无机盐M中一定含有Fe元素，故原来无机盐M中铁元素的物质的量为0.03mol-0.02mol=0.01mol；由转化关系可知W为K₂SO₄，3.48g K₂SO₄物质的量为0.02mol，故无机盐W中含钾元素，依据W为含氧酸根，且分子中的原子个数比为1：2：4，可得M的化学式为K₂FeO₄，
（1）路线Ⅰ为检验亚铁离子的方法；
（2）K₂FeO₄与稀硫酸、铁粉反应生成硫酸亚铁、硫酸钾和水，根据质量守恒可知W为硫酸钾；根据n=$\frac{m}{M}$计算出K₂FeO₄的物质的量，再根据n=nM计算出钾离子的质量；
（3）根据K₂FeO₄与稀硫酸、铁粉反应生成硫酸亚铁、硫酸钾和水写出反应的化学方程式．

解答 解：（1）根据路线Ⅰ可知，N溶液中一定含有亚铁离子，故答案为：Fe²⁺；
（2）1.2g氧化铁的物质的量为：$\frac{1.2g}{160g/mol}$=0.0075mol，则溶液中含有铁元素的物质的量为：0.0075mol×2×2=0.03mol，质量为：56g/mol×0.03mol=1.68g＞1.12g，所以无机盐M中一定含有Fe元素，无机盐M分子中的原子个数比为1：2：4，则M的化学式为：K₂FeO₄，根据流程可知，K₂FeO₄与稀硫酸、还原铁粉反应生成硫酸亚铁和硫酸钾，根据质量守恒可知W为硫酸钾，1.98gK₂FeO₄的物质的量为$\frac{1.98g}{198g/mol}$=0.01mol，0.01molK₂FeO₄中含有0.02mol钾离子，含有钾离子的质量为39g/mol×0.02mol=0.78g，
故答案为：K₂SO₄ ；0.78；
（3）1.66gNa₂FeO₄的物质的量为0.01mol，1.12g还原铁粉的物质的量为0.02mol，所以Na₂FeO₄与还原铁粉按物质的量之比为1：2反应的化学反应方程为：2Fe+K₂FeO₄+4H₂SO₄═3FeSO₄+K₂SO₄+4H₂O，
故答案为：2Fe+K₂FeO₄+4H₂SO₄═3FeSO₄+K₂SO₄+4H₂O．

点评 本题考查了探究物质组成的方法，为高频考点，试题涉及物质组成的测定、浓硫酸的性质、离子方程式、化学方程式的书写、离子的检验方法等知识，试题知识点较多，综合性较强，充分考查了学生灵活应用基础知识的能力，题目难度中等．