Question

15．一種灰白色固體粉末X是由兩種常見元素組成的化合物，其中金屬元素與另一元素的質(zhì)量比為14：l．在一定條件下X可發(fā)生如圖的轉(zhuǎn)化關(guān)系，有的反應(yīng)標(biāo)出全部產(chǎn)物，有的反應(yīng)標(biāo)出部分產(chǎn)物．已知B為常見的無(wú)色液體，P為混合氣體，R是無(wú)色無(wú)味能使澄清石灰水變渾濁的氣體，C為紅褐色物質(zhì)，M為常見金屬單質(zhì)，Q為常見非金屬單質(zhì)．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）X的化學(xué)式為Fe₃C；R分子的空間構(gòu)型為直線型．
（2）寫出氣體P的組成CO₂、NO₂．
（3）寫出D→G的離子反應(yīng)方程式Fe₃O₄+8H⁺═Fe²⁺+Fe³⁺+4H₂O．
（4）M與鈦構(gòu)成的合金是一種常用的不銹鋼材料，某同學(xué)在探究該合金的性質(zhì)時(shí)，往含有TiO²⁺、M³⁺溶液中加入M至溶液顯紫色，該過(guò)程中發(fā)生的反應(yīng)有：
①2TiO²⁺（無(wú)色）+M+4H⁺═2Ti³⁺ （紫色）+M²⁺+2H₂O
②Ti³⁺（紫色）+M³⁺+H₂O═TiO²⁺ （無(wú)色）+M²⁺+2H⁺
③2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺．
請(qǐng)寫出③可能的反應(yīng)方程式2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺．
（5）人們對(duì)X的結(jié)構(gòu)研究后發(fā)現(xiàn)其金屬元素有0價(jià)、+2價(jià)兩種化合價(jià)，寫出X與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式Fe₃C+3H₂SO₄═CH₄↑+H₂↑+3FeSO₄．
（6）聚合硫酸M是一種常見的凈水劑，化學(xué)式為：[M₂（OH）_n（SO₄）${\;}_{3-\frac{n}{2}}$]_m（n＞2，m≤10），其制備可由硫酸M經(jīng)水解后再聚合得到，其中聚合反應(yīng)的原理為m[M₂（OH）_n（SO₄）${\;}_{3-\frac{n}{2}}$]?[M₂（OH）_n（SO₄）${\;}_{3-\frac{n}{2}}$]_m，則寫出硫酸M水解的化學(xué)方程式為2Fe₂（SO₄）₃+2nH₂O=2Fe₂（OH）_n（SO₄）${\;}_{3-\frac{n}{2}}$+nH₂SO₄．

Answer 1

分析 根據(jù)題各物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系，R是無(wú)色無(wú)昧且能使澄清石灰水變渾濁的氣體，判斷為CO₂，則F應(yīng)為碳酸鹽，則P中應(yīng)含有碳元素，C為紅褐色沉淀為Fe（OH）₃，則A和H中都含有鐵離子，所以A為Fe（NO₃）₃，B為常見的無(wú)色液體，應(yīng)為H₂O，固體X是由兩種常見元素組成的化合物，判斷一定含有鐵元素和碳元素，其中金屬元素與另一元素的質(zhì)量比為14：1．則X化學(xué)式為Fe₃C，B為H₂O，則依據(jù)M為常見金屬單質(zhì)，與水反應(yīng)生成Q和D，Q為常見非金屬單質(zhì)，所以Q為H₂，H含有鐵元素判斷，M為金屬Fe，D為Fe₃O₄，D與鹽酸反應(yīng)生成G為FeCl₂和FeCl₃，N為Cl₂，G與N反應(yīng)生成H為FeCl₃，C加熱生成E為Fe₂O₃，X與濃硝酸反應(yīng)生成混合氣體P應(yīng)為CO₂、NO₂，據(jù)此答題．

解答 解：根據(jù)題各物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系，R是無(wú)色無(wú)昧且能使澄清石灰水變渾濁的氣體，判斷為CO₂，則F應(yīng)為碳酸鹽，則P中應(yīng)含有碳元素，C為紅褐色沉淀為Fe（OH）₃，則A和H中都含有鐵離子，所以A為Fe（NO₃）₃，B為常見的無(wú)色液體，應(yīng)為H₂O，固體X是由兩種常見元素組成的化合物，判斷一定含有鐵元素和碳元素，其中金屬元素與另一元素的質(zhì)量比為14：1．則X化學(xué)式為Fe₃C，B為H₂O，則依據(jù)M為常見金屬單質(zhì)，與水反應(yīng)生成Q和D，Q為常見非金屬單質(zhì)，所以Q為H₂，H含有鐵元素判斷，M為金屬Fe，D為Fe₃O₄，D與鹽酸反應(yīng)生成G為FeCl₂和FeCl₃，N為Cl₂，G與N反應(yīng)生成H為FeCl₃，C加熱生成E為Fe₂O₃，X與濃硝酸反應(yīng)生成混合氣體P應(yīng)為CO₂、NO₂，
（1）根據(jù)上面的分析可知，X的化學(xué)式為Fe₃C，R為CO₂，分子的空間構(gòu)型為直線型，
故答案為：Fe₃C；直線型；
（2）根據(jù)上面的分析可知，氣體P的組成為CO₂、NO₂，
故答案為：CO₂、NO₂； 
（3）D→G的離子反應(yīng)方程式為Fe₃O₄+8H⁺═Fe²⁺+Fe³⁺+4H₂O，
故答案為：Fe₃O₄+8H⁺═Fe²⁺+Fe³⁺+4H₂O；
（4）M為金屬Fe，M與鈦構(gòu)成的合金是一種常用的不銹鋼材料，某同學(xué)在探究該合金的性質(zhì)時(shí)，往含有TiO²⁺、M³⁺溶液中加入M至溶液顯紫色，該過(guò)程中發(fā)生的反應(yīng)有：
①2TiO²⁺（無(wú)色）+M+4H⁺═2Ti³⁺ （紫色）+M²⁺+2H₂O、②Ti³⁺（紫色）+M³⁺+H₂O═TiO²⁺ （無(wú)色）+M²⁺+2H⁺、③2Fe³⁺+Fe═3 Fe²⁺，
故答案為：2Fe³⁺+Fe═3 Fe²⁺；
（5）X為Fe₃C，X中的金屬元素有0價(jià)、+2價(jià)兩種化合價(jià)，X與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe₃C+3H₂SO₄═CH₄↑+H₂↑+3FeSO₄，
故答案為：Fe₃C+3H₂SO₄═CH₄↑+H₂↑+3FeSO₄；
（6）聚合硫酸鐵是一種常見的凈水劑，化學(xué)式為：[Fe₂（OH）_n（SO₄）${\;}_{3-\frac{n}{2}}$]_m（n＞2，m≤10），其制備可由硫酸鐵經(jīng)水解后再聚合得到，其中聚合反應(yīng)的原理為m[Fe₂（OH）_n（SO₄）${\;}_{3-\frac{n}{2}}$]?[Fe₂（OH）_n（SO₄）${\;}_{3-\frac{n}{2}}$]_m，則硫酸M水解的化學(xué)方程式為2Fe₂（SO₄）₃+2nH₂O=2Fe₂（OH）_n（SO₄）${\;}_{3-\frac{n}{2}}$+n H₂SO₄，
故答案為：2Fe₂（SO₄）₃+2nH₂O=2Fe₂（OH）_n（SO₄）${\;}_{3-\frac{n}{2}}$+n H₂SO₄．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系，物質(zhì)性質(zhì)的分析判斷，根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象和物質(zhì)性質(zhì)及元素守恒進(jìn)行物質(zhì)推斷是解題關(guān)鍵，題目難度中等．