Question

【題目】某研究小組為了探究一種無機(jī)礦物質(zhì)X(僅含四種元素)的組成和性質(zhì)，設(shè)計并完成如下實(shí)驗(yàn)，另取10.80 g X在惰性氣流中加熱至完全分解，得到6.40 g固體1，請回答如下問題：

(1)畫出白色沉淀1中金屬元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖____________，寫出氣體甲的電子式____________。

(2)在惰性氣流中加熱X至完全分解的化學(xué)反應(yīng)方程式為________________________。

(3)白色沉淀2在空氣中變成紅褐色沉淀的原因是_________________(用化學(xué)反應(yīng)方程式表示)。

(4)一定條件下，氣體甲與固體1中的某種成分可能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，寫出一個可能的化學(xué)反應(yīng)方程式___________，并設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證該反應(yīng)的產(chǎn)物___________。

Answer 1

【答案】 CaFe(CO3)2CaO+FeO+2CO2↑ 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 2FeO+CO2Fe2O3+CO 取適量固體于試管中，加入鹽酸溶解，然后滴入幾滴KSCN溶液，若溶液變紅色，說明產(chǎn)物中含有+3價Fe3+

【解析】

X能和HCl反應(yīng)生成氣體甲，隔絕空氣加熱X得到氣體甲和固體1，猜測X是碳酸鹽，因?yàn)?/span>X加熱易分解且能和酸反應(yīng)生成CO2，那么甲為CO2，固體1溶于水得到溶液1和固體2，溶液1和二氧化碳反應(yīng)生成白色沉淀1，白色沉淀1和二氧化碳、水反應(yīng)生成溶液2，則白色沉淀1為碳酸鹽、溶液2為碳酸氫鹽；

固體2和稀鹽酸反應(yīng)生成溶液3，且需要無氧條件，溶液3中加入堿在無氧條件下生成白色沉淀2，白色沉淀2被空氣氧化生成紅褐色沉淀，則白色沉淀2是Fe(OH)2，溶液3為FeCl2，X僅含4種元素，碳酸鹽分解生成二氧化碳?xì)怏w和兩種氧化物，其中一種氧化物能溶于水，與CO2反應(yīng)能耗產(chǎn)生白色沉淀1，可猜測固體1中成分為CaO、FeO，對應(yīng)地，X應(yīng)為CaFe(CO3)2，結(jié)合題中信息：10.80 gX在惰性氣流中加熱至完全分解，得到6.40 g固體1，經(jīng)計算，確認(rèn)X為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，再結(jié)合題目分析解答。

根據(jù)上述分析可知：氣體甲是CO2；固體1是CaO、FeO的混合物；溶液1是Ca(OH)2，白色沉淀1是CaCO3，溶液2是Ca(HCO3)2；白色沉淀2是Fe(OH)2，溶液3為FeCl2，則固體2是FeO；對應(yīng)地，X在惰性氣流中加熱至完全分解，得到6.40g固體1，經(jīng)計算，確認(rèn)X應(yīng)為CaFe(CO3)2。

(1)白色沉淀1是CaCO3，碳酸鈣中金屬元素的Ca，20號元素，原子核外電子排布為2、8、8、2，則Ca原子結(jié)構(gòu)示意圖為，氣體甲是CO2，C原子與2個O原子形成4對共用電子對，電子式為；

(2)通過以上分析知，X的化學(xué)式是CaFe(CO3)2，在惰性氣流中加熱X至完全分解生成二氧化碳和氧化鈣、氧化亞鐵，所以該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為CaFe(CO3)2CaO+FeO+2CO2↑；

(3)白色沉淀2是Fe(OH)2，氫氧化亞鐵不穩(wěn)定，易被空氣氧化生成紅褐色氫氧化鐵，所以白色沉淀2在空氣中變成紅褐色Fe(OH)3的方程式為4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3；

(4)一定條件下，氣體甲與固體1中的某種成分可能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，FeO具有還原性，能被CO2氧化生成四氧化三鐵或氧化鐵，同時生成CO，反應(yīng)方程式為2FeO+CO2Fe2O3+CO(或生成Fe3O4)，如果該反應(yīng)發(fā)生，則生成固體中含有+3價鐵，取適量固體于試管中，加入鹽酸溶解，然后滴入幾滴KSCN溶液，若溶液變紅色，說明產(chǎn)物中含有+3價Fe3+。