Question

2．某無機鹽M是一種優良的氧化劑，為確定其化學式，某小組設計并完成了如下實驗：
已知：
①無機鹽M僅由鈉離子和一種含氧酸根組成，其化學式中的原子個數比為1：2：4；
②如圖中，將1.66g該無機鹽溶于水，滴加適量稀硫酸后，再加入1.12g還原鐵粉，恰好完全反應得混合溶液N；
③該小組同學將溶液N分為二等份，分別按路線Ⅰ、路線Ⅱ進行實驗；
④在路線Ⅱ中，首先向溶液N中滴加適量NaOH至元素X剛好沉淀完全，過濾后將沉淀在空氣中充分灼燒得純凈的Fe₂O₃粉末1.20g；再將濾液在一定條件下蒸干，只得到2.84g純凈的不含結晶水的正鹽W．
請按要求回答下列問題：
①由路線Ⅰ的現象可知，溶液N中含有的陽離子是Fe²⁺．
②由實驗流程圖可推得，含氧酸鹽W的化學式是Na₂SO₄．
③無機鹽M的溶液與1.12g還原鐵粉恰好完全反應生成溶液N的離子反應方程為2Fe+FeO₄^2-+8H⁺═3Fe²⁺+4H₂O．

Answer 1

分析 1.2g氧化鐵的物質的量為：$\frac{1.2g}{160g/mol}$=0.0075mol，則溶液N中含有鐵元素的物質的量為：0.0075mol×2×2=0.03mol，質量為：56g/mol×0.03mol=1.68g＞1.12g，所以無機鹽M中一定含有Fe元素，故原來無機鹽M中鐵元素的物質的量為0.03mol-0.02mol=0.01mol；據題意得E為Na₂SO₄，2.84g Na₂SO₄物質的量為0.02mol，故無機鹽W中含鈉元素，依據W為含氧酸根，且分子中的原子個數比為1：2：4，可得M的化學式為K₂FeO₄，
①路線Ⅰ為檢驗亞鐵離子的方法；
②K₂FeO₄與稀硫酸、鐵粉反應生成硫酸亞鐵、硫酸鉀和水，根據質量守恒可知W為硫酸鉀；
③根據K₂FeO₄與稀硫酸、鐵粉反應生成硫酸亞鐵、硫酸鉀和水寫出反應的化學方程式．

解答 解：①根據路線Ⅰ可知，N溶液中一定含有亞鐵離子，故答案為：Fe²⁺；
②1.2g氧化鐵的物質的量為：$\frac{1.2g}{160g/mol}$=0.0075mol，則溶液中含有鐵元素的物質的量為：0.0075mol×2×2=0.03mol，質量為：56g/mol×0.03mol=1.68g＞1.12g，所以無機鹽M中一定含有Fe元素，無機鹽M分子中的原子個數比為1：2：4，則M的化學式為：Na₂FeO₄，根據流程可知，Na₂FeO₄與稀硫酸、還原鐵粉反應生成硫酸亞鐵和硫酸鉀，根據質量守恒可知W為硫酸鉀，
故答案為：Na₂SO₄ ；
③1.66gNa₂FeO₄的物質的量為0.01mol，1.12g還原鐵粉的物質的量為0.02mol，所以Na₂FeO₄與還原鐵粉按物質的量之比為1：2反應的離子方程式為：2Fe+FeO₄^2-+8H⁺═3Fe²⁺+4H₂O，
故答案為：2Fe+FeO₄^2-+8H⁺═3Fe²⁺+4H₂O．

點評 本題考查了探究物質組成的方法，題目難度較大，試題涉及物質組成的測定、濃硫酸的性質、離子方程式、化學方程式的書寫、離子的檢驗方法等知識，試題知識點較多，綜合性較強，充分考查了學生靈活應用基礎知識的能力．