Question

13．甲、乙都是二元固体化合物，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；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，经分析乙与红棕色固体的组成元素相同，向B中加入8.0g铜粉充分反应后过滤、洗涤、干燥得剩余固体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；甲在足量氧气中充分灼烧的化学方程式为Cu₂S+2O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+SO₂．
（2）乙的化学式Fe₇O₉；稀硫酸溶解乙的化学方程式为9H₂SO₄+Fe₇O₉=3FeSO₄+2Fe₂（SO₄）₃+9H₂O．

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：$\frac{28g}{160g/mol}$×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：$\frac{8g-1.6g}{64g/mol}$=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，据此进行解答．

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：$\frac{28g}{160g/mol}$×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：$\frac{8g-1.6g}{64g/mol}$=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；甲在足量空气中灼烧生成氧化铜、二氧化硫气体，反应的化学方程式为：Cu₂S+2O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+SO₂，
故答案为：；2N_A；Cu₂S+2O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+SO₂；
（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．

点评 本题考查了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．