大多数非金属元素有含氧酸根离子.某些金属元素也有含氧酸根离子:MnO4-.MnO42-.Cr2O72-等．某无机盐M是一种优良的氧化剂.为确定其化学式.某小组设计并完成了如下实验:已知:①无机盐M仅由钾离子和一种含氧酸根组成.其原子个数比为2:1:4,②如图中.将1.98g该无机盐溶于水.滴加适量稀硫酸后.再加入1.12g还原铁粉.整个过程无气体生� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

7．大多数非金属元素有含氧酸根离子，某些金属元素也有含氧酸根离子：MnO₄^-、MnO₄^2-、Cr₂O₇^2-等．某无机盐M是一种优良的氧化剂，为确定其化学式，某小组设计并完成了如下实验：

已知：
①无机盐M仅由钾离子和一种含氧酸根组成，其原子个数比为2：1：4；
②如图中，将1.98g该无机盐溶于水，滴加适量稀硫酸后，再加入1.12g还原铁粉，整个过程无气体生成，恰好完全反应得混合溶液N．
③该小组同学将溶液N分为二等份，分别按路线Ⅰ、路线Ⅱ进行实验．
④在路线Ⅱ中，首先向溶液N中滴加适量KOH至元素X刚好沉淀完全，过滤后将沉淀在空气中充分灼烧得纯净的Fe₂O₃粉末1.20g；再将滤液在一定条件下蒸干，只得到3.48g纯净的不含结晶水的正盐W．
请按要求回答下列问题：
（1）由路线Ⅰ的现象可知，溶液N中含有的阳离子是Fe²⁺．
（2）由实验流程图可推得，含氧酸盐W的化学式是K₂SO₄；由路线Ⅱ可知，1.98g无机盐M中所含钾元素的质量为0.78g．
（3）无机盐M与1.12g还原铁粉恰好完全反应生成溶液N的化学反应方程为2Fe+K₂FeO₄+4H₂SO₄═3FeSO₄+K₂SO₄+4H₂O．

分析 1.2g氧化铁的物质的量为：$\frac{1.2g}{160g/mol}$=0.0075mol，则溶液N中含有铁元素的物质的量为：0.0075mol×2×2=0.03mol，质量为：56g/mol×0.03mol=1.68g＞1.12g，所以无机盐M中一定含有Fe元素，故原来无机盐M中铁元素的物质的量为0.03mol-0.02mol=0.01mol；据题意得E为Na₂SO₄，2.84g Na₂SO₄物质的量为0.02mol，故无机盐W中含钠元素，依据W为含氧酸根，且分子中的原子个数比为1：2：4，可得M的化学式为K₂FeO₄，
（1）路线Ⅰ为检验亚铁离子的方法；
（2）K₂FeO₄与稀硫酸、铁粉反应生成硫酸亚铁、硫酸钾和水，根据质量守恒可知W为硫酸钾；根据n=$\frac{m}{M}$计算出K₂FeO₄的物质的量，再根据n=nM计算出钾离子的质量；
（3）根据K₂FeO₄与稀硫酸、铁粉反应生成硫酸亚铁、硫酸钾和水写出反应的化学方程式．

解答解：1.2g氧化铁的物质的量为：$\frac{1.2g}{160g/mol}$=0.0075mol，则溶液N中含有铁元素的物质的量为：0.0075mol×2×2=0.03mol，质量为：56g/mol×0.03mol=1.68g＞1.12g，所以无机盐M中一定含有Fe元素，故原来无机盐M中铁元素的物质的量为0.03mol-0.02mol=0.01mol；据题意得E为Na₂SO₄，2.84g Na₂SO₄物质的量为0.02mol，故无机盐W中含钠元素，依据W为含氧酸根，且分子中的原子个数比为1：2：4，可得M的化学式为K₂FeO₄，
（1）根据路线Ⅰ可知，N溶液中一定含有亚铁离子，故答案为：Fe²⁺；
（2）1.2g氧化铁的物质的量为：$\frac{1.2g}{160g/mol}$=0.0075mol，则溶液中含有铁元素的物质的量为：0.0075mol×2×2=0.03mol，质量为：56g/mol×0.03mol=1.68g＞1.12g，所以无机盐M中一定含有Fe元素，无机盐M分子中的原子个数比为1：2：4，则M的化学式为：K₂FeO₄，根据流程可知，K₂FeO₄与稀硫酸、还原铁粉反应生成硫酸亚铁和硫酸钾，根据质量守恒可知W为硫酸钾，1.98gK₂FeO₄的物质的量为$\frac{1.98g}{198g/mol}$=0.01mol，0.01molK₂FeO₄中含有0.02mol钾离子，含有钾离子的质量为39g/mol×0.02mol=0.78g，
故答案为：K₂SO₄；0.78；
（3）1.66gNa₂FeO₄的物质的量为0.01mol，1.12g还原铁粉的物质的量为0.02mol，所以Na₂FeO₄与还原铁粉按物质的量之比为1：2反应的化学反应方程为：2Fe+K₂FeO₄+4H₂SO₄═3FeSO₄+K₂SO₄+4H₂O，
故答案为：2Fe+K₂FeO₄+4H₂SO₄═3FeSO₄+K₂SO₄+4H₂O．

点评本题考查了探究物质组成的方法，题目难度较大，试题涉及物质组成的测定、浓硫酸的性质、离子方程式、化学方程式的书写、离子的检验方法等知识，试题知识点较多，综合性较强，充分考查了学生灵活应用基础知识的能力．

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18．下列实验或现象能证明某硫酸铝溶液中含的杂质一定为Fe³⁺的是（　　）

	A．	加入足量氢氧化钠溶液后产生的浑浊不溶解
	B．	用pH试纸检验呈弱酸性
	C．	滴入KSCN溶液后溶液变血红色
	D．	溶液显浅黄色

15．经检测某工厂的酸性废水中所含离子及其浓度如下表所示：

离子	Fe³⁺	Cu²⁺	SO₄^2-	Na⁺	H⁺
浓度/（mol/L）	2×10^-3	1×10^-3	1×10^-2	2×10^-3

（1）c（H⁺）=0.01mol/L．
（2）为了减少污染并变废为宝，工程师们设计了如下流程，回收铜和绿矾（FeSO₄•7H₂O）．

①工业废水中加入铁粉后，反应的离子方程式为：Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu、Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺、Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑．
②试剂B是H₂SO₄．
③操作③是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，最后用少量冷水洗涤晶体，在低温下干燥．
④通过检验溶液D中Fe³⁺来判断废水中Fe³⁺是否除尽，实验方法是取少量D中溶液于试管中，滴加1滴KSCN溶液，不出现红色，说明废水中Fe³⁺除尽．
⑤获得的FeSO₄•7H₂O需密闭保存，原因是FeSO₄有还原性，易被氧化（或FeSO₄•7H₂O失去结晶水）．
⑥上述1000L废水经处理，可获得 FeSO₄•7H₂O的物质的量是12mol．

2．某溶液中含有NH₄⁺、SO₃^2-、SiO₃^2-、Br^-、CO₃^2-、Na⁺，向该溶液中通入过量的Cl₂，下列判断不正确的是（　　）

	A．	溶液中共发生了1个氧化还原反应
	B．	反应前后，溶液中离子浓度基本保持不变的有NH₄⁺、Na⁺
	C．	有胶状物质生成
	D．	溶液颜色发生变化