Question

11．（1）硫酸是一种重要的含氧酸．实验室用浓硫酸与乙二酸（H₂C₂O₄）晶体共热，可获得CO 与CO₂的混合气体，再将混合气进一步通过碱石灰（CaO或NaOH固体）（填一种试剂的名称）即可得纯净干燥的CO．在此反应中，硫酸体现了脱水性性质．
（2）净水丸能对饮用水进行快速的杀菌消毒，药丸通常分内外两层．外层的优氯净 Cl₂Na（NCO）₃先与水反应，生成次氯酸起杀菌消毒作用；几分钟后，内层的亚硫酸钠（Na₂SO₃）溶出，可将水中的余氯（次氯酸等）除去．
①优氯净中氯元素的化合价为+1．
②亚硫酸钠将水中多余次氯酸除去的离子反应方程式为SO₃^2-+HClO═SO₄^2-+Cl^-+H⁺．
③亚硫酸钠溶液在空气中易变质，请写出检验亚硫酸钠溶液是否变质的方法取适量固体于试管，加水溶解，滴加过量盐酸至无气体放出，再滴加BaCl₂，有白色沉淀生成证明试样已经变质．
（3）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，其分子中的原子个数比为2：1：4；
②上图中，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，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．

Answer 1

分析 （1）除去混合气体中二氧化碳和水，可以选用碱石灰；浓硫酸在该反应中表现了脱水性；
（2）①根据化合物中总化合价为0计算出优氯净 Cl₂Na（NCO）₃中Cl元素的化合价；
②次氯酸具有强氧化性，能够与亚硫酸根离子发生氧化还原反应；
③亚硫酸钠若变质，溶液中会存在硫酸钠，先用过量盐酸除去亚硫酸根离子，然后用氯化钡检验是否含有硫酸根离子，从而判断亚硫酸钠是否变质；根据化合价变化判断反应产物，写出反应的化学方程式；
（3）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2：1：4，则M的化学式为：K₂FeO₄，
①路线Ⅰ为检验亚铁离子的方法；
②K₂FeO₄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）硫酸是一种重要的含氧酸，实验室用浓硫酸与乙二酸（H₂C₂O₄）晶体共热，可获得CO与CO₂的混合气体，再将混合气进一步通过要得到纯净的CO气体，需要除去混合气体中二氧化碳和水，所以应该用碱石灰干燥；浓硫酸在反应中起到了脱水性，
故答案为：碱石灰（CaO或NaOH固体）；脱水性；
（2）①优氯净Cl₂Na（NCO）₃中，钠离子的化合价为+1价，N为-3价、O为-2价、C为+4价，设Cl元素的化合价为x，则：2x+（+1）+3[（-3）+（+4）+（-2）]=0，解得：x=+1，故答案为：+1；
②亚硫酸根离子与次氯酸反应生成硫酸根离子、氯离子，反应的离子方程式为：SO₃^2-+HClO═SO₄^2-+Cl^-+H⁺，故答案为：SO₃^2-+HClO═SO₄^2-+Cl^-+H⁺；
③亚硫酸钠溶液在空气中易变质，则溶液中会存在硫酸根离子，所以判断亚硫酸钠溶液是否变质的方法为：取适量固体于试管，加水溶解，滴加过量盐酸至无气体放出，再滴加BaCl₂，有白色沉淀生成证明试样已经变质；无水亚硫酸钠隔绝空气加热到600℃便开始分解，分解产物是硫化钠和另一固体，根据化合价变化可知，另一种产物为Na₂SO₄，反应的化学方程式为：4Na₂SO₃$\frac{\underline{\;600℃\;}}{\;}$3Na₂SO₄+Na₂S，
故答案为：取适量固体于试管，加水溶解，滴加过量盐酸至无气体放出，再滴加BaCl₂，有白色沉淀生成证明试样已经变质；
（3）①根据路线Ⅰ可知，N溶液中一定含有亚铁离子，故答案为：Fe²⁺；
②1.2g氧化铁的物质的量为：$\frac{1.2g}{160g/mol}$=0.0075mol，则溶液中含有铁元素的物质的量为：0.0075mol×2×2=0.03mol，质量为：56g/mol×0.03mol=1.68g＞1.12g，所以无机盐M中一定含有Fe元素，无机盐M分子中的原子个数比为2：1：4，则M的化学式为：K₂FeO₄，根据流程可知，K₂FeO₄与稀硫酸、还原铁粉反应生成硫酸亚铁和硫酸钾，根据质量守恒可知W为硫酸钾；
1.98gK₂FeO₄的物质的量为$\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无机盐M与还原铁粉反应生成硫酸亚铁、硫酸钾和水，反应的化学方程式为：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．