Question

【题目】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10.80gX在惰性气流中加热至完全分解，得到6.40g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

【答案】(1)；

(2)CaFe(CO3)2；CaFe(CO3)2CaO＋FeO＋2CO2↑

(3)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3

(4)2FeO＋CO2Fe2O3＋CO；取适量固体于试管中，加入盐酸溶解，滴入几滴KSCN溶液，若溶液变红色，说明产物中含有三价铁。

【解析】试题分析：X能和HCl反应生成气体甲，隔绝空气加热X得到气体甲和固体1，且X和HCl(aq)反应也能得到甲，因此猜测X是碳酸盐，因为X加热易分解且能和酸反应生成CO2，那么甲为CO2，固体1溶于水得到溶液1和固体2，溶液1和二氧化碳反应生成白色沉淀1，白色沉淀1和二氧化碳、水反应生成溶液2，则白色沉淀1为碳酸盐、溶液2为碳酸氢盐；固体2和稀盐酸反应生成溶液3，且需要无氧条件，溶液3中加入碱在无氧条件下生成白色沉淀2，白色沉淀2被空气氧化生成红褐色沉淀，则白色沉淀2是Fe(OH)2，溶液3为FeCl2，X仅含4种元素，碳酸盐分解生成二氧化碳气体和两种氧化物，其中一种氧化物能溶于水，结合地壳的成分猜测固体1中成分为CaO、FeO，对应地，X应为CaFe(CO3)2，结合题中信息：10.80gX在惰性气流中加热至完全分解，得到6.40g固体1，经计算，确认X为CaFe(CO3)2，那么，溶液1是Ca(OH)2，白色沉淀1是CaCO3，溶液2是Ca(HCO3)2。

(1)白色沉淀1是CaCO3，碳酸钙中金属元素的原子核外有4个电子层、最外层有2个电子，所以Ca原子结构示意图为，气体甲是二氧化碳，二氧化碳的电子式为，故答案为：；；

(2)通过以上分析知，X的化学式是CaFe(CO3)2，在惰性气流中加热X至完全分解生成二氧化碳和氧化钙、氧化亚铁，所以该反应的化学反应方程式为CaFe(CO3)2CaO+FeO+2CO2↑，故答案为：CaFe(CO3)2；CaFe(CO3)2CaO+FeO+2CO2↑；

(3)氢氧化亚铁不稳定，易被空气氧化生成红褐色氢氧化铁，所以白色沉淀2在空气中变成红褐色沉淀，反应方程式为4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3，故答案为：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3；

(4)一定条件下，气体甲与固体1中的某种成分可能发生氧化还原反应，氧化亚铁具有还原性，能被二氧化碳氧化生成四氧化三铁或氧化铁，同时生成CO，反应方程式为2FeO+CO2Fe2O3+CO(或生成Fe3O4)，如果该反应发生，则生成固体中含有三价铁，将固体溶于稀盐酸生成铁离子，铁离子和KSCN溶液反应生成血红色物质而使溶液变红色，故答案为：2FeO+CO2Fe2O3+CO(或生成Fe3O4)；取适量固体于试管中，加入盐酸溶解，滴入几滴KSCN溶液，若溶液变红色，说明产物中含有三价铁。