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10.80 g X在惰性气流中加热至完全分解，得到6.40 g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至完全分解的化学反应方程式为____________________。

(3)白色沉淀2在空气中变成红褐色沉淀的原因是____________________(用化学反应方程式表示)。

(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，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

解析：因X与盐酸反应生成气体甲，则X应为弱酸盐，又因X受热分解可生成气体甲和固体1，可推知固体1应为金属氧化物。因固体1中有与水反应的物质，且溶液1中通入气体甲先出现白色沉淀1后溶解，可推知固体1中含有CaO，气体甲为CO2。根据白色沉淀2遇到空气变为红褐色沉淀，可知X中含有Fe2＋。综上分析，X应含有FeCO3和CaCO3。

(1)白色沉淀1为CaCO3，钙原子的结构示意图为；CO2为共价化合物，C、O原子间以共价键结合，其电子式为：。

(2)10.80 g X完全分解生成CO2的质量为10.80 g－6.40 g＝4.40 g，其物质的量为0.10 mol，根据CaCO3CaO＋CO2↑、FeCO3FeO＋CO2可得：n(FeO)＋n(CaO)＝0.1 mol,56 g·mol－1×n(CaO)＋72 g·mol－1×n(FeO)＝6.40 g，解以上两式可得：n(FeO)＝n(CaO)＝0.050 mol，则X的化学式为CaFe(CO3)2。X在惰性气流中受热至完全分解的化学方程式为

CaFe(CO3)2CaO＋FeO＋2CO2↑。

(3)Fe(OH)2被空气中的O2氧化为Fe(OH)3，其化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。

(4)CO2具有氧化性，而FeO具有还原性，两者可发生氧化还原反应，可能的化学方程式为CO2＋2FeOFe2O3＋CO。

根据Fe3＋与KSCN溶液的特征反应检验产物中的Fe2O3；利用CO的还原性检验产物中的CO。

答案：(1)　

(2)CaFe(CO3)2　CaFe(CO3)2CaO＋FeO＋2CO2↑

(3)4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3

(4)2FeO＋CO2Fe2O3＋CO

检测Fe2O3：将固体用稀盐酸溶解，加入KSCN溶液若显红色，表明产物中有Fe(Ⅲ)

检测CO：将气体通过灼热CuO，黑色固体变为红色

点拨：知识：元素化合物的性质[CaCO3、FeCO3的分解反应，Fe(OH)2与O2的反应，Ca(OH)2与CO2的反应]、氧化还原反应、原子结构示意图和电子式。能力：综合应用所学元素化合物知识推断物质的能力；书写原子结构示意图、电子式和化学方程式的能力；设计简单实验方案的能力。试题难度：中等。