Question

15．一種灰白色固體粉末X是由兩種常見元素組成的化合物，其中金屬元素與另一元素的質量比為14：l．在一定條件下X可發(fā)生如圖的轉化關系，有的反應標出全部產物，有的反應標出部分產物．已知B為常見的無色液體，P為混合氣體，R是無色無味能使澄清石灰水變渾濁的氣體，C為紅褐色物質，M為常見金屬單質，Q為常見非金屬單質．請回答下列問題：

（1）X的化學式為Fe₃C；R分子的空間構型為直線型．
（2）寫出氣體P的組成CO₂、NO₂．
（3）寫出D→G的離子反應方程式Fe₃O₄+8H⁺═Fe²⁺+Fe³⁺+4H₂O．
（4）M與鈦構成的合金是一種常用的不銹鋼材料，某同學在探究該合金的性質時，往含有TiO²⁺、M³⁺溶液中加入M至溶液顯紫色，該過程中發(fā)生的反應有：
①2TiO²⁺（無色）+M+4H⁺═2Ti³⁺ （紫色）+M²⁺+2H₂O
②Ti³⁺（紫色）+M³⁺+H₂O═TiO²⁺ （無色）+M²⁺+2H⁺
③2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺．
請寫出③可能的反應方程式2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺．
（5）人們對X的結構研究后發(fā)現(xiàn)其金屬元素有0價、+2價兩種化合價，寫出X與稀硫酸反應的化學方程式Fe₃C+3H₂SO₄═CH₄↑+H₂↑+3FeSO₄．
（6）聚合硫酸M是一種常見的凈水劑，化學式為：[M₂（OH）_n（SO₄）${\;}_{3-\frac{n}{2}}$]_m（n＞2，m≤10），其制備可由硫酸M經水解后再聚合得到，其中聚合反應的原理為m[M₂（OH）_n（SO₄）${\;}_{3-\frac{n}{2}}$]?[M₂（OH）_n（SO₄）${\;}_{3-\frac{n}{2}}$]_m，則寫出硫酸M水解的化學方程式為2Fe₂（SO₄）₃+2nH₂O=2Fe₂（OH）_n（SO₄）${\;}_{3-\frac{n}{2}}$+nH₂SO₄．

Answer 1

分析 根據(jù)題各物質轉化關系，R是無色無昧且能使澄清石灰水變渾濁的氣體，判斷為CO₂，則F應為碳酸鹽，則P中應含有碳元素，C為紅褐色沉淀為Fe（OH）₃，則A和H中都含有鐵離子，所以A為Fe（NO₃）₃，B為常見的無色液體，應為H₂O，固體X是由兩種常見元素組成的化合物，判斷一定含有鐵元素和碳元素，其中金屬元素與另一元素的質量比為14：1．則X化學式為Fe₃C，B為H₂O，則依據(jù)M為常見金屬單質，與水反應生成Q和D，Q為常見非金屬單質，所以Q為H₂，H含有鐵元素判斷，M為金屬Fe，D為Fe₃O₄，D與鹽酸反應生成G為FeCl₂和FeCl₃，N為Cl₂，G與N反應生成H為FeCl₃，C加熱生成E為Fe₂O₃，X與濃硝酸反應生成混合氣體P應為CO₂、NO₂，據(jù)此答題．

解答 解：根據(jù)題各物質轉化關系，R是無色無昧且能使澄清石灰水變渾濁的氣體，判斷為CO₂，則F應為碳酸鹽，則P中應含有碳元素，C為紅褐色沉淀為Fe（OH）₃，則A和H中都含有鐵離子，所以A為Fe（NO₃）₃，B為常見的無色液體，應為H₂O，固體X是由兩種常見元素組成的化合物，判斷一定含有鐵元素和碳元素，其中金屬元素與另一元素的質量比為14：1．則X化學式為Fe₃C，B為H₂O，則依據(jù)M為常見金屬單質，與水反應生成Q和D，Q為常見非金屬單質，所以Q為H₂，H含有鐵元素判斷，M為金屬Fe，D為Fe₃O₄，D與鹽酸反應生成G為FeCl₂和FeCl₃，N為Cl₂，G與N反應生成H為FeCl₃，C加熱生成E為Fe₂O₃，X與濃硝酸反應生成混合氣體P應為CO₂、NO₂，
（1）根據(jù)上面的分析可知，X的化學式為Fe₃C，R為CO₂，分子的空間構型為直線型，
故答案為：Fe₃C；直線型；
（2）根據(jù)上面的分析可知，氣體P的組成為CO₂、NO₂，
故答案為：CO₂、NO₂； 
（3）D→G的離子反應方程式為Fe₃O₄+8H⁺═Fe²⁺+Fe³⁺+4H₂O，
故答案為：Fe₃O₄+8H⁺═Fe²⁺+Fe³⁺+4H₂O；
（4）M為金屬Fe，M與鈦構成的合金是一種常用的不銹鋼材料，某同學在探究該合金的性質時，往含有TiO²⁺、M³⁺溶液中加入M至溶液顯紫色，該過程中發(fā)生的反應有：
①2TiO²⁺（無色）+M+4H⁺═2Ti³⁺ （紫色）+M²⁺+2H₂O、②Ti³⁺（紫色）+M³⁺+H₂O═TiO²⁺ （無色）+M²⁺+2H⁺、③2Fe³⁺+Fe═3 Fe²⁺，
故答案為：2Fe³⁺+Fe═3 Fe²⁺；
（5）X為Fe₃C，X中的金屬元素有0價、+2價兩種化合價，X與稀硫酸反應的化學方程式為Fe₃C+3H₂SO₄═CH₄↑+H₂↑+3FeSO₄，
故答案為：Fe₃C+3H₂SO₄═CH₄↑+H₂↑+3FeSO₄；
（6）聚合硫酸鐵是一種常見的凈水劑，化學式為：[Fe₂（OH）_n（SO₄）${\;}_{3-\frac{n}{2}}$]_m（n＞2，m≤10），其制備可由硫酸鐵經水解后再聚合得到，其中聚合反應的原理為m[Fe₂（OH）_n（SO₄）${\;}_{3-\frac{n}{2}}$]?[Fe₂（OH）_n（SO₄）${\;}_{3-\frac{n}{2}}$]_m，則硫酸M水解的化學方程式為2Fe₂（SO₄）₃+2nH₂O=2Fe₂（OH）_n（SO₄）${\;}_{3-\frac{n}{2}}$+n H₂SO₄，
故答案為：2Fe₂（SO₄）₃+2nH₂O=2Fe₂（OH）_n（SO₄）${\;}_{3-\frac{n}{2}}$+n H₂SO₄．

點評 本題考查了物質轉化關系，物質性質的分析判斷，根據(jù)反應現(xiàn)象和物質性質及元素守恒進行物質推斷是解題關鍵，題目難度中等．