Question

为了探究某浅黄色固体化合物X（含四种元素）的组成。某化学兴趣小组称取 3.60g 该固体化合物，用热重法对其进行分析，得到剩余固体的质量随温度变化的曲线如图所示。

已知：① 热分解后得到的无色无味气体能完全被足量澄清石灰水吸收，并得到 4.00g白色沉淀；

② 热分解后剩余的固体呈红棕色，溶于盐酸后得到黄色溶液。请回答：

（1）X 的化学式是_____。

（2）固体X 在 300℃下反应的化学方程式是_____。

（3）将热分解后剩余的红棕色继续升温加热至一定温度，可生成1.55g黑色固体（纯净物），请设计实验方案检验黑色固体中的阳离子_____。

（4）该兴趣小组进一步查阅资料发现，在隔绝空气加热条件下，该化合物 X 还生成黑色能自燃并且具有铁磁性的粉末。则其可能发生的化学方程式是_________________________________。

Answer

FeC2O4·2H2O 4FeC2O4·2H2O+3O2=== 2Fe2O3+8CO2+8H2O 先取少量黑色固体溶解在盐酸中，分成两支试管，往其中一支里滴加少量KSCN溶液，出现血红色，说明原黑色固体中含Fe3+；往另外一支试管中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，出现蓝色沉淀，说明原黑固体中含Fe2+ FeC2O4·2H2O Fe+2CO2+2H2O

【解析】

⑴浅黄色固体化合物X，第一个阶段可能失去结晶水，得出水的物质的量，得出二氧化碳的物质的量和n(C)，得出氧化铁的物质的量和n(Fe)，根据质量守恒得出氧的质量和n(O)，根据元素比例关系得出n(Fe): n(C): n(O): n(H2O) ，再得出X的化学式。

⑵固体X在300℃下与氧气反应生成氧化铁、二氧化碳和水。

⑶将热分解后剩余的红棕色继续升温加热至一定温度，可生成1.55g黑色固体（纯净物），质量减少，主要验证黑色固体中是否含有亚铁离子和铁离子。

⑷在隔绝空气加热条件下，该化合物 X 还生成黑色能自燃并且具有铁磁性的粉末即为铁粉，根据氧化还原反应原理分析化合价升降，得到产物为二氧化碳、铁粉和水。

⑴浅黄色固体化合物X，第一个阶段可能失去结晶水，质量为0.72g，物质的量为0.04mol，则固体2.88g热分解后得到的无色无味气体能完全被足量澄清石灰水吸收，并得到 4.00g白色沉淀；说明热分解生成了CO2，物质的量为0.04mol，则n(C)=0.04mol，碳的质量为0.04mol×12g‧mol−1= 0.48g，热分解后剩余的固体呈红棕色，溶于盐酸后得到黄色溶液，说明生成了氧化铁，物质的量为0.01mol，n(Fe) = 0.02mol，铁的质量为0.02mol×56g‧mol−1= 1.12g，则还有氧的质量为2.88g −0.48g −1.12g = 1.28g，则n(O)=0.08mol，根据元素比例关系得出n(Fe): n(C): n(O): n(H2O) = 0.02mol:0.04mol:0.08mol:0.04mol = 1:2:4:2，X的化学式是FeC2O4·2H2O。

⑵固体X在300℃下与氧气反应生成氧化铁、二氧化碳和水，其反应的化学方程式是4FeC2O4·2H2O+3O22Fe2O3+8CO2+8H2O；故答案为：4FeC2O4·2H2O+3O22Fe2O3+8CO2+8H2O。

⑶将热分解后剩余的红棕色继续升温加热至一定温度，可生成1.55g黑色固体（纯净物），质量减少，主要验证黑色固体中是否含有亚铁离子和铁离子，因此实验方案为先取少量黑色固体溶解在盐酸中，分成两支试管，往其中一支里滴加少量KSCN溶液，出现血红色，说明原黑色固体中含Fe3+；往另外一支试管中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，出现蓝色沉淀，说明原黑固体中含Fe2+；故答案为：先取少量黑色固体溶解在盐酸中，分成两支试管，往其中一支里滴加少量KSCN溶液，出现血红色，说明原黑色固体中含Fe3+；往另外一支试管中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，出现蓝色沉淀，说明原黑固体中含Fe2+。

⑷在隔绝空气加热条件下，该化合物 X 还生成黑色能自燃并且具有铁磁性的粉末即为铁粉，根据氧化还原反应原理分析化合价升降，得到产物为二氧化碳、铁粉和水，其可能发生的化学方程式是FeC2O4·2H2O Fe+2CO2+2H2O；故答案为：FeC2O4·2H2O Fe+2CO2+2H2O。