Question

17．某研究小組為了探究一種無機礦物鹽X（僅含Ca、Fe、C、O四種元素）的組成和性質，設計并完成了如下實驗：

（1）流程圖中紅褐色沉淀是Fe（OH）₃，白色沉淀2是Fe（OH）₂，由白色沉淀2轉化成紅褐色沉淀的化學方程式為4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂=4Fe（OH）₃．
（2）固體2的成分為FeO，寫出固體2與鹽酸反應的離子方程式FeO+2H⁺=Fe²⁺+H₂O．
（3）在酸性條件下，H₂O₂能將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，反應的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（4）溶液3中含有金屬陽離子是Fe²⁺，如何通過實驗檢驗該離子的存在將樣品溶解，先滴加硫氫化鉀溶液，無現(xiàn)象，再加氯水，則溶液變血紅色，說明含有二價鐵離子．
（5）氣體甲的成分是CO₂，氣體甲與固體2在一定條件下可以發(fā)生氧化還原反應，寫出此反應的化學方程2FeO+CO₂$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$Fe₂O₃+CO（或生成Fe₃O₄）．

Answer 1

分析 無機礦物鹽X（僅含Ca、Fe、C、O四種元素），和HCl（aq）反應生成氣體甲，因此猜測X是碳酸鹽，X加熱易分解且能和酸反應生成CO₂，那么甲為CO₂，固體1為金屬氧化物，溶于水得到溶液1和固體2，溶液1和二氧化碳反應生成白色沉淀1，白色沉淀1和二氧化碳、水反應生成溶液2，則白色沉淀1為碳酸鹽、溶液2為碳酸氫鹽；
固體2和稀鹽酸反應生成溶液3，且需要無氧條件，溶液3中加入堿在無氧條件下生成白色沉淀2，白色沉淀2被空氣氧化生成紅褐色沉淀，則白色沉淀2是Fe（OH）₂，溶液3為FeCl₂，則固體2為FeO，X僅含4種元素，碳酸鹽分解生成二氧化碳氣體和兩種氧化物，其中一種氧化物能溶于水，結合地殼的成分猜測固體1中成分為CaO、FeO，對應地，X應為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，再結合題目分析解答．

解答 解：無機礦物鹽X（僅含Ca、Fe、C、O四種元素），和HCl（aq）反應生成氣體甲，因此猜測X是碳酸鹽，X加熱易分解且能和酸反應生成CO₂，那么甲為CO₂，固體1為金屬氧化物，溶于水得到溶液1和固體2，溶液1和二氧化碳反應生成白色沉淀1，白色沉淀1和二氧化碳、水反應生成溶液2，則白色沉淀1為碳酸鹽、溶液2為碳酸氫鹽；
固體2和稀鹽酸反應生成溶液3，且需要無氧條件，溶液3中加入堿在無氧條件下生成白色沉淀2，白色沉淀2被空氣氧化生成紅褐色沉淀，則白色沉淀2是Fe（OH）₂，溶液3為FeCl₂，則固體2為FeO，X僅含4種元素，碳酸鹽分解生成二氧化碳氣體和兩種氧化物，其中一種氧化物能溶于水，結合地殼的成分猜測固體1中成分為CaO、FeO，對應地，X應為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，（1）通過以上分析知，紅褐色沉淀是Fe（OH）₃，白色沉淀2是Fe（OH）₂，氫氧化亞鐵不穩(wěn)定，易被空氣氧化生成紅褐色氫氧化鐵，所以白色沉淀2在空氣中變成紅褐色沉淀，反應方程式為4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂=4Fe（OH）₃；
故答案為：Fe（OH）₃；Fe（OH）₂；4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂=4Fe（OH）₃；
（2）固體2的成分為FeO，F(xiàn)eO與鹽酸反應的離子方程式FeO+2H⁺=Fe²⁺+H₂O，故答案為：FeO+2H⁺=Fe²⁺+H₂O；
（3）在酸性條件下，H₂O₂能將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，反應的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（4）根據(jù)以上分析，溶液3為FeCl₂溶液，含有金屬陽離子是Fe²⁺，檢驗含有二價鐵，可將樣品溶解，先滴加硫氫化鉀溶液，無現(xiàn)象，再加氯水，則溶液變血紅色，說明含有二價鐵；故答案為：Fe²⁺；將樣品溶解，先滴加硫氫化鉀溶液，無現(xiàn)象，再加氯水，則溶液變血紅色，說明含有二價鐵離子；
（5）根據(jù)以上分析，氣體甲的成分是CO₂，固體2為FeO，氣體甲與固體2在一定條件下可以發(fā)生氧化還原反應，氧化亞鐵具有還原性，能被二氧化碳氧化生成四氧化三鐵或氧化鐵，同時生成CO，反應方程式為2FeO+CO₂$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$Fe₂O₃+CO（或生成Fe₃O₄），故答案為：CO₂；2FeO+CO₂$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$Fe₂O₃+CO（或生成Fe₃O₄）．

點評 本題考查了無機物推斷，涉及物質結構、物質的性質、離子的檢驗等知識點，熟悉元素化合物的性質是解本題關鍵，知道流程圖中每一步發(fā)生的反應及反應現(xiàn)象，題目難度中等．