Question

7．甲、乙都是二元固体化合物，将32g的粉末加入足量浓硝酸并加热，完全溶解得蓝色溶液，向该溶液中加入足量Ba（NO₃）₂溶液，过滤、洗涤、干燥得沉淀46.6g；滤液中再滴加NaOH溶液，又出现蓝色沉淀．
含乙的矿石自然界中储量较多，称取一定量的乙，加入稀盐酸使其完全溶解，溶液分为A、B两等分，向A中加入足量NaOH溶液，过滤、洗涤、灼烧得到红棕色固体28g，经分析乙与红棕色固体组成元素相同，向B中加入8.0g铜粉充分反应后过滤、洗涤、干燥得固体1.6g．
（1）写出构成甲的阴离子的结构示意图，32g甲在足量浓硝酸中反应转移的电子数为2N_A．
（2）乙的化学式Fe₇O₉；稀硫酸溶解乙的化学方程式9H₂SO₄+Fe₇O₉=3FeSO₄+2Fe₂（SO₄）₃+9H₂O．
（3）将甲在足量氧气中充分灼烧的气体产物通入一定量A溶液中，该反应的离子方程式为SO₂+Fe³⁺+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，设计实验证明此步反应后的溶液中金属元素的化合价取反应后的溶液两份于试管中，向一份中加入酸化的KMnO₄溶液，若溶液褪色，原有Fe²⁺离子．向另一份中加入KSCN溶液，若出现血红色溶液，则原有+3价铁离子．

Answer 1

分析 将32g甲的粉末加入足量浓硝酸并加热，完全溶解得蓝色溶液，向该溶液中加入足量Ba（NO₃）₂溶液，过滤、洗涤、干燥得沉淀46.6g，该沉淀为硫酸钡，其物质的量为：$\frac{46.6g}{233g/mol}$=0.2mol，根据质量守恒可知甲中含有0.2molS原子；滤液中再滴加NaOH溶液，又出现蓝色沉淀，该蓝色沉淀为氢氧化铜，说明甲中含有Cu离子，32g甲中含有铜元素的物质的量为：$\frac{32g-32g/mol×0.2mol}{64g/mol}$=0.4mol，则甲的化学式为：Cu₂S；
含乙的矿石自然界中储量较多，称取一定量乙，加入稀盐酸使其全部溶解，溶液分为A、B两等份，向A中加入足量氢氧化钠溶液，过滤、洗涤、灼烧得红棕色固体28g，该红棕色固体为Fe₂O₃，氧化铁含有铁元素的物质的量为额：$\frac{28g}{160g/mol}$×2=0.35mol，可能为铁离子和亚铁离子的混合物；经分析乙与红棕色固体的组成元素相同，则乙中含有Fe、O元素；向B中加入8.0g铜粉充分反应后过滤、洗涤、干燥得剩余固体1.6g，反应消耗铜的物质的量为：$\frac{8.0g-1.6g}{64g/mol}$=0.1mol，根据反应2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺可知，0.1mol铜完全反应消耗0.2molFe³⁺；所以乙与盐酸反应生成的为0.2molFe³⁺、0.15molFe²⁺，铁的平均化合价为：$\frac{0.2mol×3+0.15mol×2}{0.35mol}$=$\frac{18}{7}$，则乙的化学式为：Fe₇O₉，据此分析解答．

解答 解：将32g甲的粉末加入足量浓硝酸并加热，完全溶解得蓝色溶液，向该溶液中加入足量Ba（NO₃）₂溶液，过滤、洗涤、干燥得沉淀46.6g，该沉淀为硫酸钡，其物质的量为：$\frac{46.6g}{233g/mol}$=0.2mol，根据质量守恒可知甲中含有0.2molS原子；滤液中再滴加NaOH溶液，又出现蓝色沉淀，该蓝色沉淀为氢氧化铜，说明甲中含有Cu离子，32g甲中含有铜元素的物质的量为：$\frac{32g-32g/mol×0.2mol}{64g/mol}$=0.4mol，则甲的化学式为：Cu₂S；
含乙的矿石自然界中储量较多，称取一定量乙，加入稀盐酸使其全部溶解，溶液分为A、B两等份，向A中加入足量氢氧化钠溶液，过滤、洗涤、灼烧得红棕色固体28g，该红棕色固体为Fe₂O₃，氧化铁含有铁元素的物质的量为额：$\frac{28g}{160g/mol}$×2=0.35mol，可能为铁离子和亚铁离子的混合物；经分析乙与红棕色固体的组成元素相同，则乙中含有Fe、O元素；向B中加入8.0g铜粉充分反应后过滤、洗涤、干燥得剩余固体1.6g，反应消耗铜的物质的量为：$\frac{8.0g-1.6g}{64g/mol}$=0.1mol，根据反应2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺可知，0.1mol铜完全反应消耗0.2molFe³⁺；所以乙与盐酸反应生成的为0.2molFe³⁺、0.15molFe²⁺，铁的平均化合价为：$\frac{0.2mol×3+0.15mol×2}{0.35mol}$=$\frac{18}{7}$，则乙的化学式为：Fe₇O₉，

（1）甲为Cu₂S，甲中阴离子为硫离子，硫离子结构示意图为：；32gCu₂S的物质的量为：$\frac{32g}{160g/mol}$=0.2mol，浓硝酸足量，Cu元素从+1转化成+2价、硫元素从-2转化成+6价，则反应中失去电子总物质的量为：0.2mol×2×（2-1）+0.2mol×[6-（-2）]=2mol，反应转移电子总数为2N_A；
故答案为：；2N_A；
（2）根据分析可知，乙的化学式为：Fe₇O₉；稀硫酸与乙反应的化学方程式为：9H₂SO₄+Fe₇O₉=3FeSO₄+2Fe₂（SO₄）₃+9H₂O，
故答案为：Fe₇O₉；9H₂SO₄+Fe₇O₉=3FeSO₄+2Fe₂（SO₄）₃+9H₂O；
（3）甲在足量氧气中充分灼烧的气体产物为二氧化硫，将二氧化硫通入一定量A溶液中，该反应的离子方程式：SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；该反应后溶液中含有亚铁离子，检验亚铁离子的方法为：取反应后的溶液两份于试管中，向一份中加入酸化的KMnO₄溶液，若褪色，则含有+2价铁，向另一份中加入KSCN溶液，若出现血红色溶液，则含有+3价铁，
故答案为：SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；取反应后的溶液两份于试管中，向一份中加入酸化的KMnO₄溶液，若褪色，则含有+2价铁，向另一份中加入KSCN溶液，若出现血红色溶液，则含有+3价铁．

点评 本题考查了物质推断、性质实验方案的设计、混合物反应的计算，题目难度中等，正确推断甲和乙的化学式为解答关键，注意掌握常见反应化学方程式的书写原则，明确性质实验方案设计的方法，试题培养了学生的分析能力及化学实验能力，题目难度中等．