Question

A通常存在于钢铁中，它是由甲、乙两种化合物组成的混合物，甲和乙的含量、形状、分布对钢性能影响很大，使钢硬而脆，不宜进行机械加工。已知：(1)甲和乙的组成元素相同，均是由两种常见元素的原子以最简整数比构成的化合物，其相对分子质量分别为124、180。(2)C、D、H、I、J常温下为气体，H、I、J为单质，D是一种红棕色气体。(3)反应②为制备理想的绿色水处理剂Na₂FeO₄(高铁酸钠)的一种方法(图中部分生成物没有列出)。

请填写以下空白：

(1)写出C的电子式________________。

(2)写出反应①的化学方程式________________。

反应②的离子方程式________________。

(3)甲和乙的化学式分别为________________、________________，若A中组成元素的物质的量之比为4：9，则乙在A中的物质的量分数为________________。

Answer 1

(1)

(2)4NO₂+O₂+2H₂O4HNO₃

2Fe(OH)₃+3ClO^-+4OH^-+3Cl^-+5H₂O

(3)Fe₂C  Fe₃C  25％

【解析】钢的主要成分是Fe(56)，除此之外，通常还含有合金元素硅(28)、锰(55)及杂质成分硫(32)和磷(31)等，甲和乙相对分子质量的差值为180-124=56，初步分析，甲和乙在组成上可能是相差1个Fe原子或相差2个Si原子。根据“D是一种红棕色气体”可知，D是NO₂。根据转化图中的反应“C(气体)+Na₂O₂G+H(单质，气体)”可知，C是CO₂气体，H是O₂，G是Na₂CO₃。根据转化图反应②的生成物中有Na₂FeO₄(高铁酸钠)可以推知，起始物质(A或B)中含有铁元素，又知A中只含两种元素，推理得出是碳元素和铁元素，再结合相对分子质量的具体数值124和180可知，甲是Fe₂C(124)、乙是Fe₃C(180)符合题意。反应过程中，碳元素的化合价升高(生成CO₂)，又生成物中有NO₂(红棕色气体)，则B物质应是强氧化剂HNO₃。初步得出A是Fe₂C和Fe₃C的混合物，B是HNO₃后，顺藤摸瓜，依次得出E是H₂O，F是Fe(NO3)₃，反应①的化学方程式为4NO₂+O₂+2H₂O4HNO₃。根据“E(H₂O)+LI(单质，气体)+J(单质，气体)+K”和“J(单质，气体)+KL+M”，联想氯碱工业(电解饱和食盐水)及Cl₂与NaOH溶液的反应，进行验证，完全符合，即L是NaCl，I是H₂，J是Cl₂，K是KOH，M是NaClO。反应②的化学方程式为2Fe(OH)₃+3NaClO+4NaOH 2Na₂FeO₄+3NaCl+5H₂O，相应的离子方程式为2Fe(OH)₃+3ClO^-+4OH^- +3Cl^-+5H₂O。

(3)设A物质中Fe₂C和Fe₃C的物质的量分别为a、b，根据题意有：，得出=3，即A物质中Fe₂C和Fe₃C的物质的量之比为3：1，所以乙在A中的物质的量分数为25％。