Question

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．设计并完成了如下实验

另取10.80gX在惰性气流中加热至完全分解，得到6.40g固体1．请回答下列问题：
（1）X的化学式为

 

，在隋性气流中加热X至完全分解的化学反应方程式为

 

．
（2）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，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

 

．
（3）白色沉淀1中金属元素的原子结构示意图为

 

，气体甲的电子式为

 

．
（4）自色沉淀2在空气中变成红褐色沉淀的原因是

 

．（用化学反应方程式表示）

Answer 1

考点：几组未知物的检验

专题：物质检验鉴别题

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CO₂，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：10.80g X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，再结合题目分析解答．

解答： 解：（1）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）₂ 

△   .

CaO+FeO+2CO₂↑，
故答案为：CaFe（CO₃）₂；CaFe（CO₃）₂ 

△   .

CaO+FeO+2CO₂↑；
（2）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+CO₂=Fe₂O₃+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，检测CO：将气体通入灼烧CuO，黑色固体变成红色说明含有CO，
故答案为：2FeO+CO₂

△   .

Fe₂O₃+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，检测CO：将气体通入灼烧CuO，黑色固体变成红色说明含有CO；
（3）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：；；
（4）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．

点评：本题考查了无机物推断，涉及物质结构、物质的性质、离子的检验等知识点，熟悉元素化合物的性质是解本题关键，知道流程图中每一步发生的反应及反应现象，题目难度中等．