Question

17．由两种常见元素组成的化合物X，广泛用于机械制造、石油化工、汽车尾气处理等领域．测定化合物X组成的实验如下：

（1）X的化学式Fe₃C．
（2）溶液C和H₂O₂反应的离子方程式2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（3）CH₄、H₂和单质B的氧化物在一定条件下反应可制备X，同时生成另一种氧化物，写出该反应的化学方程式2CH₄+5H₂+3Fe₂O₃=2Fe₃C+9H₂O．
（4）有人推测X能与单质B的氧化物反应生成单质B，从氧化还原反应的角度举例说明该反应的合理性Fe₃C中碳元素化合价升高做还原剂，铁的氧化物中铁元素化合价降低做氧化剂，如Fe₃C+Fe₂O₃=5Fe+3CO．
（5）向血红色溶液D中加入下列物质，血红色褪去的是AD．
   A．Fe     B．CuCl₂     C．H₂SO₄      D．KMnO₄．

Answer 1

分析 1.80gX隔绝空气加热分解生成AB两种单质，单质A和氧气反应生成无色无味气体，通入澄清石灰水得到白色沉淀10.0g为碳酸钙，单质A为C，单质B和稀硫酸反应生成溶液C，加入过氧化氢和KSCN出现血红色溶液D说明含铁元素，证明单质B为Fe，结合元素守恒碳元素物质的量=$\frac{10.0g}{100g/mol}$=0.1mol，含碳元素质量=0.1mol×12g/mol=1.2g，铁元素物质的量=$\frac{18.0g-1.2g}{56g/mol}$=0.3mol，则铁和碳人长大了之比n（Fe）：n（C）=0.3：0.1=3：1，化学式为Fe₃C，
（1）上述计算得到化学式；
（2）溶液C为硫酸亚铁和水在高温下反应生成氢气和一氧化碳；
（3）CH₄、H₂和单质B为Fe的氧化物在一定条件下反应可制备X，同时生成另一种氧化物为水，依据原子守恒配平书写得到化学方程式；
（4）氧化还原反应中元素化合价有升高就有降低，分析反应中元素化合价变化是否符合判断；
（5）向血红色溶液D中存在化学平衡Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃，平衡逆向进行红色褪去；

解答 解：1.80gX隔绝空气加热分解生成AB两种单质，单质A和氧气反应生成无色无味气体，通入澄清石灰水得到白色沉淀10.0g为碳酸钙，单质A为C，单质B和稀硫酸反应生成溶液C，加入过氧化氢和KSCN出现血红色溶液D说明含铁元素，证明单质B为Fe，结合元素守恒碳元素物质的量=$\frac{10.0g}{100g/mol}$=0.1mol，含碳元素质量=0.1mol×12g/mol=1.2g，铁元素物质的量=$\frac{18.0g-1.2g}{56g/mol}$=0.3mol，则铁和碳人长大了之比n（Fe）：n（C）=0.3：0.1=3：1，化学式为Fe₃C，
（1）上述计算得到化学式为Fe₃C，
故答案为：Fe₃C；
（2）溶液C为硫酸亚铁和过氧化氢在高温下反应生成硫酸铁和水，反应的离子方程式为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（3）CH₄、H₂和单质B为Fe的氧化物在一定条件下反应可制备X，同时生成另一种氧化物为水，依据原子守恒配平书写得到化学方程式为：2CH₄+5H₂+3Fe₂O₃=2Fe₃C+9H₂O，
故答案为：2CH₄+5H₂+3Fe₂O₃=2Fe₃C+9H₂O；
（4）氧化还原反应中元素化合价有升高就有降低，Fe₃C中碳元素化合价升高做还原剂，铁的氧化物中铁元素化合价降低做氧化剂，如Fe₃C+Fe₂O₃=5Fe+3CO，
故答案为：Fe₃C中碳元素化合价升高做还原剂，铁的氧化物中铁元素化合价降低做氧化剂，如Fe₃C+Fe₂O₃=5Fe+3CO；
（5）向血红色溶液D中存在化学平衡Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃，平衡逆向进行红色褪去，
A．Fe和铁离子反应平衡逆向进行，红色消失，故A正确；
B．CuCl₂ 溶液中溶质和平衡状态下微粒不发生反应，溶液红色不褪去，故B错误；
C．H₂SO₄ 溶液加入对化学平衡无影响，红色不褪去，故C错误；
D．KMnO₄溶液加入会氧化SCN^-，使平衡逆向进行，溶液颜色褪去，故D正确；
故答案为AD．

点评 本题考查了物质组成的实验测定，物质性质、离子检验和有关定量计算等知识点，掌握基础是解题关键，题目难度中等．