Question

2．化合物甲由X、Y兩種元素組成，含甲的礦石在自然界儲量較多，稱取一定量的甲，加足量濃鹽酸使其完全溶解，將溶液分為A、B兩等份，向A中加足量NaOH溶液，過濾、洗滌、灼燒得到紅棕色固體28g，經(jīng)分析甲與該紅棕色固體組成元素相同；向B中加8.0g銅粉充分反應后經(jīng)過濾、洗滌、低溫干燥，得固體1.6g．
（1）甲的化學式3FeO•2Fe₂O₃，寫出足量濃鹽酸溶解甲的離子反應方程式3FeO•2Fe₂O₃+18H⁺=3Fe²⁺+4Fe³⁺+9H₂O．
（2）設計實驗驗證溶液A中金屬X離子的價態(tài)取少量A溶液，滴加鐵氰化鉀溶液，有藍色沉淀，則含F(xiàn)e²⁺；另取少量A溶液，滴加KSCN溶液，呈血紅色，則含F(xiàn)e³⁺．
（3）有同學猜測能用含金屬元素X的單質(zhì)和二氧化碳在高溫下反應制取化合物甲，請從氧化還原反應的角度說明該猜測的合理性合理，F(xiàn)e具有還原性，CO₂中+4價碳具有氧化性，可能發(fā)生氧化還原反應．
（4）金屬元素X和碳元素形成的化合物X₃C，又稱為滲碳體．是具有高化學穩(wěn)定性的新型還原劑，同時還可以作為催化劑應用于石油化工、汽車尾氣處理等領域．工業(yè)上可用粉碎后甲的礦石和預熱后的CH₄、H₂混合氣體在一定溫度、壓強條件下發(fā)生反應來制備，寫出該反應方程式3Fe₇O₉+13H₂+7CH₄=7Fe₃C+27H₂O．X₃C不溶于冷水、熱水、稀酸，可溶于熱的濃硝酸，寫出X₃C和熱的濃硝酸反應的化學方程式Fe₃C+22HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Fe（NO₃）₃+CO₂+13NO₂↑+11H₂O．

Answer 1

分析 向A中加足量NaOH溶液，過濾、洗滌、灼燒得到紅棕色固體28g為Fe₂O₃，則甲中含有Fe元素，甲與該紅棕色固體組成元素相同，則甲還含有O元素，每一份中Fe元素質(zhì)量為28g×$\frac{112}{160}$=19.6g，其物質(zhì)的量為$\frac{19.6g}{56g/mol}$=0.35mol．
向B中加8.0g銅粉充分反應后經(jīng)過濾、洗滌、低溫干燥，得固體1.6g，則2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，參加反應Cu的質(zhì)量為8.0g-1.6g=6.4g，其物質(zhì)的量為0.1mol，由方程式可知Fe³⁺為0.2mol，故還含有Fe²⁺為0.35mol-0.2mol=0.15mol，則FeO•、Fe₂O₃物質(zhì)的量之比為0.15mol：0.1mol=3：2，則甲的化學式為3FeO•2Fe₂O₃（或者Fe₇O₉）．

解答 解：向A中加足量NaOH溶液，過濾、洗滌、灼燒得到紅棕色固體28g為Fe₂O₃，則甲中含有Fe元素，甲與該紅棕色固體組成元素相同，則甲還含有O元素，每一份中Fe元素質(zhì)量為28g×$\frac{112}{160}$=19.6g，其物質(zhì)的量為$\frac{19.6g}{56g/mol}$=0.35mol．
向B中加8.0g銅粉充分反應后經(jīng)過濾、洗滌、低溫干燥，得固體1.6g，則2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，參加反應Cu的質(zhì)量為8.0g-1.6g=6.4g，其物質(zhì)的量為0.1mol，由方程式可知Fe³⁺為0.2mol，故還含有Fe²⁺為0.35mol-0.2mol=0.15mol，則FeO•、Fe₂O₃物質(zhì)的量之比為0.15mol：0.1mol=3：2，則甲的化學式為3FeO•2Fe₂O₃（或者Fe₇O₉）．
（1）甲的化學式：3FeO•2Fe₂O₃（或者Fe₇O₉），足量濃鹽酸溶解甲的離子反應方程式：3FeO•2Fe₂O₃+18H⁺=3Fe²⁺+4Fe³⁺+9H₂O，
故答案為：3FeO•2Fe₂O₃（或者Fe₇O₉）；3FeO•2Fe₂O₃+18H⁺=3Fe²⁺+4Fe³⁺+9H₂O；
（2）設計實驗驗證溶液A中金屬X離子的價態(tài)：取少量A溶液，滴加鐵氰化鉀溶液，有藍色沉淀，則含F(xiàn)e²⁺；另取少量A溶液，滴加KSCN溶液，呈血紅色，則含F(xiàn)e³⁺，
故答案為：取少量A溶液，滴加鐵氰化鉀溶液，有藍色沉淀，則含F(xiàn)e²⁺；另取少量A溶液，滴加KSCN溶液，呈血紅色，則含F(xiàn)e³⁺；
（3）Fe具有還原性，CO₂中+4價碳具有氧化性，可能發(fā)生氧化還原反應，該猜測合理，
故答案為：合理，F(xiàn)e具有還原性，CO₂中+4價碳具有氧化性，可能發(fā)生氧化還原反應；
（4）金屬元素Fe和碳元素形成的化合物Fe₃C，又稱為滲碳體．工業(yè)上可用粉碎后甲的礦石和預熱后的CH₄、H₂混合氣體在一定溫度、壓強條件下發(fā)生反應來制備，該反應方程式為：3Fe₇O₉+13H₂+7CH₄=7Fe₃C+27H₂O，F(xiàn)e₃C不溶于冷水、熱水、稀酸，可溶于熱的濃硝酸，F(xiàn)e₃C和熱的濃硝酸反應的化學方程式：Fe₃C+22HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Fe（NO₃）₃+CO₂+13NO₂↑+11H₂O，
故答案為：3Fe₇O₉+13H₂+7CH₄=7Fe₃C+27H₂O；Fe₃C+22HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Fe（NO₃）₃+CO₂+13NO₂↑+11H₂O．

點評 本題考查無機物的推斷，屬于計算型推斷，熟練掌握元素化合物性質(zhì)，側(cè)重對氧化還原反應的考查，難度中等．