Question

7．大多數(shù)非金屬元素有含氧酸根離子，某些金屬元素也有含氧酸根離子：MnO₄^-、MnO₄^2-、Cr₂O₇^2-等．某無(wú)機(jī)鹽M是一種優(yōu)良的氧化劑，為確定其化學(xué)式，某小組設(shè)計(jì)并完成了如下實(shí)驗(yàn)：

已知：
①無(wú)機(jī)鹽M僅由鉀離子和一種含氧酸根組成，其原子個(gè)數(shù)比為2：1：4；
②如圖中，將1.98g該無(wú)機(jī)鹽溶于水，滴加適量稀硫酸后，再加入1.12g還原鐵粉，整個(gè)過(guò)程無(wú)氣體生成，恰好完全反應(yīng)得混合溶液N．
③該小組同學(xué)將溶液N分為二等份，分別按路線(xiàn)Ⅰ、路線(xiàn)Ⅱ進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
④在路線(xiàn)Ⅱ中，首先向溶液N中滴加適量KOH至元素X剛好沉淀完全，過(guò)濾后將沉淀在空氣中充分灼燒得純凈的Fe₂O₃粉末1.20g；再將濾液在一定條件下蒸干，只得到3.48g純凈的不含結(jié)晶水的正鹽W．
請(qǐng)按要求回答下列問(wèn)題：
（1）由路線(xiàn)Ⅰ的現(xiàn)象可知，溶液N中含有的陽(yáng)離子是Fe²⁺．
（2）由實(shí)驗(yàn)流程圖可推得，含氧酸鹽W的化學(xué)式是K₂SO₄ ；由路線(xiàn)Ⅱ可知，1.98g無(wú)機(jī)鹽M中所含鉀元素的質(zhì)量為0.78g．
（3）無(wú)機(jī)鹽M與1.12g還原鐵粉恰好完全反應(yīng)生成溶液N的化學(xué)反應(yīng)方程為2Fe+K₂FeO₄+4H₂SO₄═3FeSO₄+K₂SO₄+4H₂O．

Answer 1

分析 1.2g氧化鐵的物質(zhì)的量為：$\frac{1.2g}{160g/mol}$=0.0075mol，則溶液N中含有鐵元素的物質(zhì)的量為：0.0075mol×2×2=0.03mol，質(zhì)量為：56g/mol×0.03mol=1.68g＞1.12g，所以無(wú)機(jī)鹽M中一定含有Fe元素，故原來(lái)無(wú)機(jī)鹽M中鐵元素的物質(zhì)的量為0.03mol-0.02mol=0.01mol；據(jù)題意得E為Na₂SO₄，2.84g Na₂SO₄物質(zhì)的量為0.02mol，故無(wú)機(jī)鹽W中含鈉元素，依據(jù)W為含氧酸根，且分子中的原子個(gè)數(shù)比為1：2：4，可得M的化學(xué)式為K₂FeO₄，
（1）路線(xiàn)Ⅰ為檢驗(yàn)亞鐵離子的方法；
（2）K₂FeO₄與稀硫酸、鐵粉反應(yīng)生成硫酸亞鐵、硫酸鉀和水，根據(jù)質(zhì)量守恒可知W為硫酸鉀；根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計(jì)算出K₂FeO₄的物質(zhì)的量，再根據(jù)n=nM計(jì)算出鉀離子的質(zhì)量；
（3）根據(jù)K₂FeO₄與稀硫酸、鐵粉反應(yīng)生成硫酸亞鐵、硫酸鉀和水寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式．

解答 解：1.2g氧化鐵的物質(zhì)的量為：$\frac{1.2g}{160g/mol}$=0.0075mol，則溶液N中含有鐵元素的物質(zhì)的量為：0.0075mol×2×2=0.03mol，質(zhì)量為：56g/mol×0.03mol=1.68g＞1.12g，所以無(wú)機(jī)鹽M中一定含有Fe元素，故原來(lái)無(wú)機(jī)鹽M中鐵元素的物質(zhì)的量為0.03mol-0.02mol=0.01mol；據(jù)題意得E為Na₂SO₄，2.84g Na₂SO₄物質(zhì)的量為0.02mol，故無(wú)機(jī)鹽W中含鈉元素，依據(jù)W為含氧酸根，且分子中的原子個(gè)數(shù)比為1：2：4，可得M的化學(xué)式為K₂FeO₄，
（1）根據(jù)路線(xiàn)Ⅰ可知，N溶液中一定含有亞鐵離子，故答案為：Fe²⁺；
（2）1.2g氧化鐵的物質(zhì)的量為：$\frac{1.2g}{160g/mol}$=0.0075mol，則溶液中含有鐵元素的物質(zhì)的量為：0.0075mol×2×2=0.03mol，質(zhì)量為：56g/mol×0.03mol=1.68g＞1.12g，所以無(wú)機(jī)鹽M中一定含有Fe元素，無(wú)機(jī)鹽M分子中的原子個(gè)數(shù)比為1：2：4，則M的化學(xué)式為：K₂FeO₄，根據(jù)流程可知，K₂FeO₄與稀硫酸、還原鐵粉反應(yīng)生成硫酸亞鐵和硫酸鉀，根據(jù)質(zhì)量守恒可知W為硫酸鉀，1.98gK₂FeO₄的物質(zhì)的量為$\frac{1.98g}{198g/mol}$=0.01mol，0.01molK₂FeO₄中含有0.02mol鉀離子，含有鉀離子的質(zhì)量為39g/mol×0.02mol=0.78g，
故答案為：K₂SO₄ ；0.78；
（3）1.66gNa₂FeO₄的物質(zhì)的量為0.01mol，1.12g還原鐵粉的物質(zhì)的量為0.02mol，所以Na₂FeO₄與還原鐵粉按物質(zhì)的量之比為1：2反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程為：2Fe+K₂FeO₄+4H₂SO₄═3FeSO₄+K₂SO₄+4H₂O，
故答案為：2Fe+K₂FeO₄+4H₂SO₄═3FeSO₄+K₂SO₄+4H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究物質(zhì)組成的方法，題目難度較大，試題涉及物質(zhì)組成的測(cè)定、濃硫酸的性質(zhì)、離子方程式、化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)、離子的檢驗(yàn)方法等知識(shí)，試題知識(shí)點(diǎn)較多，綜合性較強(qiáng)，充分考查了學(xué)生靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)的能力．