Question

15．某无机盐Y，由三种元素组成，受热可分解．称取4.84g的 Y，完全分解可得1.6g红棕色粉末Z；同时产生两种气体，其中一种成分为O₂，O₂体积为336mL（已折算成标准状况）．若将此混合气体通入水中，可被完全吸收，所得溶液恰能将Z溶解，得到黄色Y溶液，Z通常可用于生产颜料及防锈油漆．
请推测并回答：
（1）Z的化学式是Fe₂O₃．
（2）写出Y受热分解的化学反应方程式4Fe（NO₃）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 2Fe₂O₃+12NO₂↑+3O₂↑．
（3）若向Y的稀溶液中通入SO₂，溶液由黄色变成浅绿色，后又变成黄色．写出最初溶液变成浅绿色所发生的离子方程式2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺．
（4）Z可用于汽车安全气囊中，当其中的NaN₃高温分解产生大量N₂时，生成的Na可与Z反应生成一种单质及一种化合物．写出该反应的化学方程式Fe₂O₃+6Na $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 2Fe+3Na₂O．
（5）某同学为了检验Y分解所得气体中含有O₂，用向上排空气法收集了一试管气体，插入带火星木条，结果木条复燃．请判断该同学的实验方法是否合理并说明理由不合理，NO₂也可能有助燃性，能使木条复燃，所以无法证明一定含有O₂．

Answer 1

分析 分解生成红棕色粉末Z通常可用于生产颜料及防锈油漆，Z为Fe₂O₃，将分解得到混合气体通入水中，可被完全吸收，所得溶液恰能将Z溶解，得到黄色Y溶液，则Y含有Fe³⁺，混合气体与水反应生成相应的酸，由（3）若向Y的稀溶液中通入SO₂，溶液由黄色变成浅绿色，铁离子将二氧化硫氧化为硫酸，后又变成黄色，说明酸性条件下，酸根具有强氧化性，可能为NO₃^-，Fe₂O₃的物质的量为$\frac{1.6g}{160g/mol}$=0.01mol，根据电荷守恒NO₃^-应为0.06mol，分解生成的氧气为$\frac{0.336L}{22.4L/mol}$=0.015mol，氧气质量为0.015mol×32g/mol=0.48g，另外气体的质量为4.84g-1.6g-0.48g=2.76g，该气体中N元素质量为0.06mol×14g/mol=0.84g，O元素质量为2.76g-0.84g=1.92g，O原子物质的量为$\frac{1.92g}{16g/mol}$=0.12mol，N原子、O原子数目之比为0.06mol：0.12mol=1：2，该气体为NO₂，其物质的量为0.12mol，混合气体通入水发生反应：4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，恰好完全吸收，生成0.12mol HNO₃，恰好溶解0.01mol Fe₂O₃，验证符合题意，则Y为Fe（NO₃）₃．

解答 解：分解生成红棕色粉末Z通常可用于生产颜料及防锈油漆，Z为Fe₂O₃，将分解得到混合气体通入水中，可被完全吸收，所得溶液恰能将Z溶解，得到黄色Y溶液，则Y含有Fe³⁺，混合气体与水反应生成相应的酸，由（3）若向Y的稀溶液中通入SO₂，溶液由黄色变成浅绿色，铁离子将二氧化硫氧化为硫酸，后又变成黄色，说明酸性条件下，酸根具有强氧化性，可能为NO₃^-，Fe₂O₃的物质的量为$\frac{1.6g}{160g/mol}$=0.01mol，根据电荷守恒NO₃^-应为0.06mol，分解生成的氧气为$\frac{0.336L}{22.4L/mol}$=0.015mol，氧气质量为0.015mol×32g/mol=0.48g，另外气体的质量为4.84g-1.6g-0.48g=2.76g，该气体中N元素质量为0.06mol×14g/mol=0.84g，O元素质量为2.76g-0.84g=1.92g，O原子物质的量为$\frac{1.92g}{16g/mol}$=0.12mol，N原子、O原子数目之比为0.06mol：0.12mol=1：2，该气体为NO₂，其物质的量为0.12mol，混合气体通入水发生反应：4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，恰好完全吸收，生成0.12mol HNO₃，恰好溶解0.01mol Fe₂O₃，验证符合题意，则Y为Fe（NO₃）₃．
（1）Z的化学式是：Fe₂O₃，故答案为：Fe₂O₃；
（2）Y受热分解的化学反应方程式：4Fe（NO₃）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 2Fe₂O₃+12NO₂↑+3O₂↑，
故答案为：4Fe（NO₃）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 2Fe₂O₃+12NO₂↑+3O₂↑；
（3）若向Y的稀溶液中通入SO₂，溶液由黄色变成浅绿色，后又变成黄色，最初溶液变成浅绿色所发生的离子方程式：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，
故答案为：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；
（4）Na可与Fe₂O₃反应生成一种单质及一种化合物，反应生成Fe及氧化钠，该反应的化学方程式为：Fe₂O₃+6Na $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 2Fe+3Na₂O，
故答案为：Fe₂O₃+6Na $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 2Fe+3Na₂O；
（5）NO₂也可能有助燃性，能使木条复燃，所以无法证明一定含有O₂，该同学说法不合理，
故答案为：不合理，NO₂也可能有助燃性，能使木条复燃，所以无法证明一定含有O₂．

点评 本题考查无机物推断，注意从问题中判断酸根在酸性条件下具有强氧化性，再进行验证，题目难度较大．