Question

14．某无机盐M是一种优良的氧化剂，为确定其化学式，某小组设计并完成了如下实验：

已知：
①无机盐A仅由钾离子和一种含氧酸根组成，其分子中的原子个数比为2：1：4；
②上图中，将3.96g该无机盐溶于水，滴加适量稀硫酸后，再加入2.24g还原铁粉，恰好完全反应得混合溶液B．
③该小组同学将溶液BN分为二等份，分别按路线Ⅰ、路线Ⅱ进行实验．
④在路线Ⅱ中，首先向溶液B中滴加适量KOH至元素X刚好沉淀完全，过滤后将沉淀在空气中充分灼烧得纯净的Fe₂O₃粉末2.40g；再将滤液在一定条件下蒸干，只得到6.96g纯净的不含结晶水的正盐E．
请按要求回答下列问题：
（1）由路线Ⅰ的现象可知，溶液BN中含有的阳离子是Fe²⁺．
（2）由路线Ⅰ“试液变血红色”的原因是2Fe²⁺+Cl²=2Fe³⁺+2Cl^-、Fe³⁺+3SCN^-=Fe（SCN）₃（用离子方程式表示）．
（3）由实验流程图可推得，含氧酸盐E的化学式是K₂SO₄；由路线Ⅱ可知，3.96g无机盐A中所含钾元素的质量为1.56g．
（4）无机盐A与2.24g还原铁粉恰好完全反应生成溶液B的化学反应方程式为2Fe+K₂FeO₄+4H₂SO₄═3FeSO₄+K₂SO₄+4H₂O．

Answer 1

分析 2.40gFe₂O₃粉末物质的量为0.015mol，铁元素的物质的量为0.015×2mol=0.030mol，因加入了2.24g还原铁粉（0.04mol），故原来无机盐A为铁元素的物质的量为0.030×2mol-0.04mol=0.02mol；据题意得E为K₂SO₄，6.96g K₂SO₄物质的量为0.04mol，故无机盐A中含钾元素，依据A为含氧酸根，且分子中的原子个数比为2：1：4，可得A的化学式为K₂FeO₄，
（1）路线Ⅰ为检验亚铁离子的方法；
（2）亚铁离子与氯气反应生成Fe³⁺，Fe³⁺遇到KSCN溶液变血红色；
（3）K₂FeO₄与稀硫酸、铁粉反应生成硫酸亚铁、硫酸钾和水，根据质量守恒可知W为硫酸钾；根据n=$\frac{m}{M}$计算出K₂FeO₄的物质的量，再根据n=nM计算出钾离子的质量；
（4）根据K₂FeO₄与稀硫酸、铁粉反应生成硫酸亚铁、硫酸钾和水写出反应的化学方程式．

解答 解：2.40gFe₂O₃粉末物质的量为0.015mol，铁元素的物质的量为0.015×2mol=0.030mol，因加入了2.24g还原铁粉（0.04mol），故原来无机盐A为铁元素的物质的量为0.030×2mol-0.04mol=0.02mol；据题意得E为K₂SO₄，6.96g K₂SO₄物质的量为0.04mol，故无机盐A中含钾元素，依据A为含氧酸根，且分子中的原子个数比为2：1：4，可得A的化学式为K₂FeO₄，
（1）根据路线Ⅰ可知，N溶液中一定含有亚铁离子，故答案为：Fe²⁺；
（2）亚铁离子与氯气反应生成Fe³⁺，其离子方程式为2Fe²⁺+Cl²=2Fe³⁺+2Cl^-；Fe³⁺遇到KSCN溶液变血红色，其反应为Fe³⁺+3SCN^-=Fe（SCN）₃；
故答案为：2Fe²⁺+Cl²=2Fe³⁺+2Cl^-、Fe³⁺+3SCN^-=Fe（SCN）₃；
（3）根据流程可知，K₂FeO₄与稀硫酸、还原铁粉反应生成硫酸亚铁和硫酸钾，根据质量守恒可知E为K₂SO₄；
3.96gK₂FeO₄的物质的量为$\frac{3.96g}{198g/mol}$=0.02mol，0.02molK₂FeO₄中含有0.04mol钾离子，含有钾离子的质量为39g/mol×0.04mol=1.56g，
故答案为：K₂SO₄ ；1.56；
（4）无机盐M与还原铁粉反应生成硫酸亚铁、硫酸钾和水，反应的化学方程式为：2Fe+K₂FeO₄+4H₂SO₄═3FeSO₄+K₂SO₄+4H₂O，
故答案为：2Fe+K₂FeO₄+4H₂SO₄═3FeSO₄+K₂SO₄+4H₂O．

点评 本题考查了探究物质组成的方法，题目难度较大，试题涉及物质组成的测定、浓硫酸的性质、离子方程式、化学方程式的书写、离子的检验方法等知识，试题知识点较多，综合性较强，充分考查了学生灵活应用基础知识的能力．