Question

A通常存在于鋼鐵中，它是由甲、乙兩種化合物組成的混合物，甲和乙的含量、形狀、分布對鋼性能影響很大，使鋼硬而脆，不宜進行機械加工。已知：(1)甲和乙的組成元素相同，均是由兩種常見元素的原子以最簡整數比構成的化合物，其相對分子質量分別為124、180。(2)C、D、H、I、J常溫下為氣體，H、I、J為單質，D是一種紅棕色氣體。(3)反應②為制備理想的綠色水處理劑Na₂FeO₄(高鐵酸鈉)的一種方法(圖中部分生成物沒有列出)。

請填寫以下空白：

(1)寫出C的電子式________________。

(2)寫出反應①的化學方程式________________。

反應②的離子方程式________________。

(3)甲和乙的化學式分別為________________、________________，若A中組成元素的物質的量之比為4：9，則乙在A中的物質的量分數為________________。

Answer 1

(1)

(2)4NO₂+O₂+2H₂O4HNO₃

2Fe(OH)₃+3ClO^-+4OH^-+3Cl^-+5H₂O

(3)Fe₂C  Fe₃C  25％

【解析】鋼的主要成分是Fe(56)，除此之外，通常還含有合金元素硅(28)、錳(55)及雜質成分硫(32)和磷(31)等，甲和乙相對分子質量的差值為180-124=56，初步分析，甲和乙在組成上可能是相差1個Fe原子或相差2個Si原子。根據“D是一種紅棕色氣體”可知，D是NO₂。根據轉化圖中的反應“C(氣體)+Na₂O₂G+H(單質，氣體)”可知，C是CO₂氣體，H是O₂，G是Na₂CO₃。根據轉化圖反應②的生成物中有Na₂FeO₄(高鐵酸鈉)可以推知，起始物質(A或B)中含有鐵元素，又知A中只含兩種元素，推理得出是碳元素和鐵元素，再結合相對分子質量的具體數值124和180可知，甲是Fe₂C(124)、乙是Fe₃C(180)符合題意。反應過程中，碳元素的化合價升高(生成CO₂)，又生成物中有NO₂(紅棕色氣體)，則B物質應是強氧化劑HNO₃。初步得出A是Fe₂C和Fe₃C的混合物，B是HNO₃后，順藤摸瓜，依次得出E是H₂O，F是Fe(NO3)₃，反應①的化學方程式為4NO₂+O₂+2H₂O4HNO₃。根據“E(H₂O)+LI(單質，氣體)+J(單質，氣體)+K”和“J(單質，氣體)+KL+M”，聯想氯堿工業(電解飽和食鹽水)及Cl₂與NaOH溶液的反應，進行驗證，完全符合，即L是NaCl，I是H₂，J是Cl₂，K是KOH，M是NaClO。反應②的化學方程式為2Fe(OH)₃+3NaClO+4NaOH 2Na₂FeO₄+3NaCl+5H₂O，相應的離子方程式為2Fe(OH)₃+3ClO^-+4OH^- +3Cl^-+5H₂O。

(3)設A物質中Fe₂C和Fe₃C的物質的量分別為a、b，根據題意有：，得出=3，即A物質中Fe₂C和Fe₃C的物質的量之比為3：1，所以乙在A中的物質的量分數為25％。