Question

（共15分）
某研究小组为了探究一种无机矿物盐X（仅含四种元素）的组成和性质，设计并完成如下实验：

另取10.80 g X在惰性气流中加热至完全分解，得到6.40 g固体1。请回答如下问题：
（1）画出白色沉淀1中金属元素的原子结构示意图_______          ，
写出气体甲的电子式________        。
（2）X的化学式是____             ，在惰性气流中加热X至完全分解的化学方程式为_______________                                                         。
（3）白色沉淀2在空气中变成红褐色沉淀的原因是________________                。
（用化学方程式表示）。
（4）一定条件下，气体甲与固体1中某种成分可能发生氧化还原反应，写出一个可能的化学反应方程式____________________________________________________________，
并设计实验方案验证该反应的产物_________________________________________
                                                                         
                                                                        。

Answer 1

（1）

（2）CaFe(CO₃)₂      CaFe(CO₃)₂CaO＋FeO＋2CO₂↑
（3）4Fe(OH)₂＋O₂＋2H₂O4Fe(OH)₃
（4）2FeO＋CO₂Fe₂O₃＋CO
检测Fe₂O₃：将固体用稀盐酸溶解，加入KSCN溶于，若显红色，表明产物有Fe(Ⅲ)；
检测CO：将气体通过灼热CuO，黑色固体变为红色；

解析试题分析：由白色沉淀在空气中可转化为红褐色沉淀知X中含有铁元素，由X与盐酸反应生成气体甲，一般与盐酸反应产生气体的物质中含有CO₃^2-或HCO₃^-，甲又能与溶液1反应生色沉淀且该白色沉淀又可在水中继续与甲反应，故甲是CO₂。由实验过程知X中含有＋2价的铁，X中含有4种元素，若X中含有HCO₃^-和Fe，则X分解的产物有3种，与题意不符，所以应含有CO₃^2-，另一种金属可能是＋2价的钙，故X的化学式为CaFe(CO₃)₂，X分解得到CO₂、CaO、FeO。固体1是CaO、FeO的混合物，溶于水后得氢氧化钙溶液和固体2FeO，氢氧化钙与二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀，所以沉淀1是碳酸钙；FeO与盐酸反应生成氯化亚铁，无氧条件下与氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁沉淀，空气中转化为氢氧化铁。
白色沉淀1是碳酸钙，金属元素是Ca，原子结构示意图为；气体甲是二氧化碳，是共价化合物，电子式为；
根据以上分析可知X是CaFe(CO₃)₂，在惰性气流中加热X至完全分解生成CO₂、CaO、FeO，化学方程式为CaFe(CO₃)₂CaO＋FeO＋2CO₂↑；
（3）白色沉淀2是氢氧化亚铁，在空气中变成红褐色沉淀的原因是与空气中的氧气反应生成氢氧化铁的缘故，化学方程式为4Fe(OH)₂＋O₂＋2H₂O4Fe(OH)₃
（4）高温下FeO与CO₂反应生成CO，另一种产物可能是Fe₂O₃。将反应后所得到的固体用稀硫酸溶解，然后用KSCN溶液检验是否含有Fe^3＋，将气体产物通过热的CuO固体，根据固体变红色可确定CO₂中有CO。
考点：考查对无机推断的分析，化学用语的应用，物质的检验