Question

Ⅰ．某溶液中仅含下表离子中的5种离子（不考虑水的电离及离子的水解），且离子的物质的量均为1mol。

阴离子	SO42-、NO3-、Cl-
阳离子	Fe3+、Fe2+、NH4+、Cu2+、Al3+

 
①若向原溶液中加入KSCN溶液，无明显变化。②若向原溶液中加入过量的盐酸，有气体生成，溶液中阴离子种类不变。③若向原溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成。试回答下列问题
（1）若先向原溶液中加入过量的盐酸，再加入KSCN溶液，现象是            。
（2）原溶液中含有的阳离子是               。
（3）向原溶液中加入足量的盐酸，发生反应的离子方程式为                  。
（4）向原溶液中加入足量的NaOH溶液，充分反应后，过滤、洗涤、灼烧，最终所得固体用托盘天平称量质量为            。
Ⅱ. 草酸亚铁晶体（FeC₂O₄·2H₂O）、碳酸锂和二氧化硅在氩气中高温反应可制备锂电池的正极材料硅酸亚铁锂（Li₂FeSiO₄）。草酸亚铁晶体在氩气气氛中进行热重分析，结果如右图所示（TG%表示残留固体质量占原样品总质量的百分数）,请回答下列问题：

（5）草酸亚铁晶体中碳元素的化合价为：             
（6）A→B发生反应的化学方程式为                   。
（7）精确研究表明，B→C实际是分两步进行的，每一步只释放一种气体，第二步释放的气体的相对分子质量较第一步的大，则第一步释放的气体化学式为：         ；释放第二种气体时，反应的化学方程式为                               。

Answer 1

（16分，每空2分）（1）溶液呈红色（2分）    （2）Fe²⁺、Cu²⁺ （2分）；
（3）3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-＝3Fe³⁺+NO↑+2H₂O（2分） （4）160.0g（2分）(写成160g不给分)；
（5）+3（2分）    （6）FeC₂O₄·2H₂OFeC₂O₄ ＋2H₂O（2分）
（7）CO（2分）      FeCO₃ FeO + CO₂↑（2分）

试题分析：Ⅰ.若向溶液中加入KSCN溶液，无明显变化，说明原溶液中不含Fe³⁺；若向溶液中加入过量的盐酸，有气体生成，溶液中阴离子种类不变，说明原溶液中含有Cl^-，该气体只能是NO，说明含有具有氧化性的NO₃^-和具有还原性的Fe²⁺。若向溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，说明原溶液中含有SO₄^2-。各离子的物质的量均为1mol，因此根据电荷守恒可知还应含有Cu²⁺，所以原溶液中所含阳离子是Fe²⁺、Cu²⁺，阴离子是NO₃^-、Cl^-、SO₄^2-。
（1）如果先加入盐酸，在酸性条件下NO₃^-具有氧化性，能和具有还原性的Fe²⁺发生氧化还原反应，反应的离子方程式为3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-＝3Fe³⁺+NO↑+2H₂O。所以再滴入KSCN溶液，溶液呈红色。
（2）原溶液中含有的阳离子是Fe²⁺和Cu²⁺。
（3）根据以上分析可知，向原溶液中加入足量的盐酸，发生反应的离子方程式为3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-＝3Fe³⁺+NO↑+2H₂O。
（4）原溶液中所含阳离子是Fe²⁺、Cu²⁺，若向原溶液中加入足量的NaOH溶液，充分反应后过滤，洗涤，灼烧至恒重，最终得到的固体应该是是CuO、Fe₂O₃。根据题意各离子的物质的量均为1mol可知，m(CuO)＝1.0mol×80g/mol＝80.0g，m(Fe₂O₃)＝×1.0mol×160g/mol＝80.0g，所得固体的质量为80.0g＋80.0g＝160.0g。
Ⅱ.（5）草酸亚铁晶体（FeC₂O₄·2H₂O）中铁元素的化合价是＋2价，氧元素是－2价，所以碳元素的化合价是（2×4－2）÷2＝＋3价。
（6）根据草酸亚铁晶体的化学式FeC₂O₄·2H₂O可知，晶体中结晶水的含量是×100%＝20%，所以A→B发生反应恰好是失去结晶水，因此反应的化学方程式为FeC₂O₄·2H₂OFeC₂O₄ ＋2H₂O。
（7）草酸亚铁晶体中FeO的含量是×100%＝40%，所以C点生成的固体是氧化亚铁。由于第二步释放的气体的相对分子质量较第一步的大，所以第一步释放的是CO，第二步释放的是CO₂，反应的化学方程式分别是FeC₂O₄ FeCO₃＋CO、FeCO₃ FeO + CO₂↑。