Question

現(xiàn)在有一種含氧酸鹽的固體試樣，經(jīng)測(cè)定，該固體含2種金屬元素和兩種非金屬元素．其中酸根由一種金屬元素和氧元素組成，且兩種元素質(zhì)量比為7：8．為進(jìn)一步確定該固體成分，現(xiàn)將4.68g該固體試樣溶于水，滴加適量稀硫酸后，再加入2.24g鐵粉，鐵粉與酸根恰好完全反應(yīng)生成Fe²⁺．向反應(yīng)后的溶液中加入一定量的KOH溶液至剛好將Fe²⁺沉淀完全，過(guò)濾；將沉淀充分加熱后得到Fe₂O₃ 4.8g．將濾液在一定條件下蒸發(fā)可得到一種純凈的不含結(jié)晶水的含氧酸正鹽（不是復(fù)鹽）A，測(cè)得其質(zhì)量為13.92g．
（1）A的化學(xué)式為

 

．
（2）該鹽含有的金屬元素是

 

．
（3）通過(guò)計(jì)算推斷該鹽的化學(xué)式．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)加入的試劑和元素守恒確定A的化學(xué)式；
（2）根據(jù)加入的鐵粉和生成的氧化鐵中鐵是否相等判斷是否含鐵；根據(jù)加入的鉀和硫酸鉀中的鉀是否相等，判斷是否含鉀元素；
（3）根據(jù)鉀和酸根的量的關(guān)系初步寫(xiě)出化學(xué)式，根據(jù)相對(duì)分子質(zhì)量計(jì)算出結(jié)晶水的含量，進(jìn)一步寫(xiě)出化學(xué)式．

解答：解：（1）因在反應(yīng)過(guò)程中加入了硫酸溶解該鹽，后又加入了氫氧化鉀來(lái)沉淀亞鐵離子，根據(jù)原子守恒，濾液中溶質(zhì)只能是硫酸鉀，故答案為：K₂SO₄；
（2）2.24g鐵粉的物質(zhì)的量為：

2.24g

56g/mol

=0.04mol，4.8g氧化鐵的物質(zhì)的量為：

4.8g

160g/mol

=0.03mol，該氧化鐵中含鐵0.06mol，比加入的鐵粉多0.02，根據(jù)鐵粉與酸根恰好完全反應(yīng)生成Fe²⁺，可知酸根由鐵元素和氧元素組成，因二者質(zhì)量比為7：8，故二者物質(zhì)的量比為：

7

56

：

8

16

=1：4，0.04mol鐵粉和0.02mol該酸根反應(yīng)，設(shè)酸根中鐵的化合價(jià)為x，根據(jù)得失電子守恒得：0.04×2=0.02×（x-2），解得x=6，故該酸根為：FeO₄^2-．將Fe²⁺完全沉淀需氫氧化鉀的物質(zhì)的量為：0.06mol×2=0.12mol，硫酸鉀的物質(zhì)的量為：

13.92g

174g/mol

=0.08mol，含K⁺的物質(zhì)的量為0.16mol，大于加入的氫氧化鉀0.12mol，故該鹽中含鉀元素0.04mol，故該鹽中含鐵、鉀兩種金屬元素；
故答案為：鉀和鐵；
（3）該鹽中鉀和酸根的物質(zhì)的量之比為：0.04：0.02=2：1，該鹽還有一種元素，只能以結(jié)晶水存在，故該鹽可寫(xiě)成K₂FeO₄?nH₂O的形式，
該鹽的摩爾質(zhì)量為：

4.68g

0.02mol

=234g/mol，即39×2+56+16×4+n×18=234，解得 n=2，故該鹽的化學(xué)式為：K₂FeO₄?2H₂O
答：該鹽的化學(xué)式為K₂FeO₄?2H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了復(fù)雜化學(xué)式的確定，題目較難，關(guān)鍵是利用已加物質(zhì)和通過(guò)反應(yīng)生成物質(zhì)之間的某種元素的量的關(guān)系確定某元素是否存在，題目多次用到守恒法，要靈活運(yùn)用．