Question

为探究某矿物X(仅含三种元素)的组成与性质，设计并完成了如图实验：

请回答：

（1）X的化学式为_____。

（2）X与空气中O₂反应生成A和B的化学方程式为_____。

（3）写出气体A与溶液D反应的离子方程式：_____。

Answer

CuFe2S3 CuFe2S3+5O2CuO+Fe2O3+3SO2 SO2+2Fe3++2H2O=SO42-+2Fe2++4H+

【解析】

根据生成的红色固体为铜，计算物质的量，再根据硫酸亚铁物质的量、氢气物质的量、置换铜生成的硫酸亚铁物质的量，计算D中原溶液中的铁的物质的量，再根据总质量减去铁和铜的质量得到另一种元素的质量，根据A和双氧水反应生成C，C和氯化钡反应生成白色沉淀，得到A为二氧化硫，X含S元素，计算物质的量，根据三者物质的量关系，得出比例关系，确定出化学式。

⑴得到红色固体6.4g即Cu物质的量为0.1mol，根据方程式Fe ＋Cu2+ = Fe2+ ＋Cu，则消耗得铁的物质的量为0.1mol，生成的Fe2+物质的量为0.1mol，FeSO4物质的量为0.5mol，又由于生成了氢气，则硫酸与铁反应生成氢气，生成Fe2+物质的量为0.1mol，则还有0.3mol Fe2+是Fe和Fe3+反应得到，即Fe + 2Fe3+ = 3Fe2+，因此n(Fe3+)=0.2mol，所以固体B中含有n(CuO) = 0.1mol，n(Fe2O3) = 0.1mol，气体A和双氧水反应生成C，C和氯化钡反应生成白色沉淀即BaSO4，气体A为SO2，因此m(S) = 27.2g − 0.1mol×64g‧mol−1− 0.2mol×56 g‧mol−1 = 9.6g，硫的物质的量，因此n(Fe): n(Cu): n(S)=0.2:0.1:0.3，X化学式为CuFe2S3，故答案为：CuFe2S3。

⑵X与空气中O2反应生成氧化铁、氧化铜和二氧化硫，其化学方程式为CuFe2S3+5O2 CuO+Fe2O3+3SO2；故答案为：CuFe2S3+5O2 CuO+Fe2O3+3SO2。

⑶二氧化硫与溶液硫酸铁反应的离子方程式：SO2+2Fe3++2H2O=SO42−+2Fe2++4H+；故答案为：SO2+2Fe3++2H2O=SO42−+2Fe2++4H+。