Question

【題目】為了探究某淺黃色固體化合物X（含四種元素）的組成。某化學興趣小組稱取 3.60g 該固體化合物，用熱重法對其進行分析，得到剩余固體的質量隨溫度變化的曲線如圖所示。

已知：① 熱分解后得到的無色無味氣體能完全被足量澄清石灰水吸收，并得到 4.00g白色沉淀；

② 熱分解后剩余的固體呈紅棕色，溶于鹽酸后得到黃色溶液。請回答：

（1）X 的化學式是_____。

（2）固體X 在 300℃下反應的化學方程式是_____。

（3）將熱分解后剩余的紅棕色繼續升溫加熱至一定溫度，可生成1.55g黑色固體（純凈物），請設計實驗方案檢驗黑色固體中的陽離子_____。

（4）該興趣小組進一步查閱資料發現，在隔絕空氣加熱條件下，該化合物 X 還生成黑色能自燃并且具有鐵磁性的粉末。則其可能發生的化學方程式是_________________________________。

Answer 1

【答案】FeC2O4·2H2O 4FeC2O4·2H2O+3O2=== 2Fe2O3+8CO2+8H2O 先取少量黑色固體溶解在鹽酸中，分成兩支試管，往其中一支里滴加少量KSCN溶液，出現血紅色，說明原黑色固體中含Fe3+；往另外一支試管中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，出現藍色沉淀，說明原黑固體中含Fe2+ FeC2O4·2H2O Fe+2CO2+2H2O

【解析】

⑴淺黃色固體化合物X，第一個階段可能失去結晶水，得出水的物質的量，得出二氧化碳的物質的量和n(C)，得出氧化鐵的物質的量和n(Fe)，根據質量守恒得出氧的質量和n(O)，根據元素比例關系得出n(Fe): n(C): n(O): n(H2O) ，再得出X的化學式。

⑵固體X在300℃下與氧氣反應生成氧化鐵、二氧化碳和水。

⑶將熱分解后剩余的紅棕色繼續升溫加熱至一定溫度，可生成1.55g黑色固體（純凈物），質量減少，主要驗證黑色固體中是否含有亞鐵離子和鐵離子。

⑷在隔絕空氣加熱條件下，該化合物 X 還生成黑色能自燃并且具有鐵磁性的粉末即為鐵粉，根據氧化還原反應原理分析化合價升降，得到產物為二氧化碳、鐵粉和水。

⑴淺黃色固體化合物X，第一個階段可能失去結晶水，質量為0.72g，物質的量為0.04mol，則固體2.88g熱分解后得到的無色無味氣體能完全被足量澄清石灰水吸收，并得到 4.00g白色沉淀；說明熱分解生成了CO2，物質的量為0.04mol，則n(C)=0.04mol，碳的質量為0.04mol×12gmol1= 0.48g，熱分解后剩余的固體呈紅棕色，溶于鹽酸后得到黃色溶液，說明生成了氧化鐵，物質的量為0.01mol，n(Fe) = 0.02mol，鐵的質量為0.02mol×56gmol1= 1.12g，則還有氧的質量為2.88g 0.48g 1.12g = 1.28g，則n(O)=0.08mol，根據元素比例關系得出n(Fe): n(C): n(O): n(H2O) = 0.02mol:0.04mol:0.08mol:0.04mol = 1:2:4:2，X的化學式是FeC2O4·2H2O。

⑵固體X在300℃下與氧氣反應生成氧化鐵、二氧化碳和水，其反應的化學方程式是4FeC2O4·2H2O+3O22Fe2O3+8CO2+8H2O；故答案為：4FeC2O4·2H2O+3O22Fe2O3+8CO2+8H2O。

⑶將熱分解后剩余的紅棕色繼續升溫加熱至一定溫度，可生成1.55g黑色固體（純凈物），質量減少，主要驗證黑色固體中是否含有亞鐵離子和鐵離子，因此實驗方案為先取少量黑色固體溶解在鹽酸中，分成兩支試管，往其中一支里滴加少量KSCN溶液，出現血紅色，說明原黑色固體中含Fe3+；往另外一支試管中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，出現藍色沉淀，說明原黑固體中含Fe2+；故答案為：先取少量黑色固體溶解在鹽酸中，分成兩支試管，往其中一支里滴加少量KSCN溶液，出現血紅色，說明原黑色固體中含Fe3+；往另外一支試管中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，出現藍色沉淀，說明原黑固體中含Fe2+。

⑷在隔絕空氣加熱條件下，該化合物 X 還生成黑色能自燃并且具有鐵磁性的粉末即為鐵粉，根據氧化還原反應原理分析化合價升降，得到產物為二氧化碳、鐵粉和水，其可能發生的化學方程式是FeC2O4·2H2O Fe+2CO2+2H2O；故答案為：FeC2O4·2H2O Fe+2CO2+2H2O。