内容正文:
[微专题特训4] 陌生物质的推断与性质分析(见学生用书P361)
新教材 夯基固本
1.[2023·金华一中模拟]化合物X是一种由3种元素组成的重要化工原料,其M<200 g·mol-1,已知B、D含有一种相同的元素且在常温下均为气体化合物,其中气体B可使品红溶液褪色。(部分反应条件省略)
请回答下列问题。
(1)组成X的元素有__Cu、Fe、S__,X的化学式是__CuFeS2__。
(2)溶液E中溶质的主要成分是__FeCl2、HCl__(填化学式)。
(3)写出X与O2反应生成A、B、C的化学方程式:__2CuFeS2+O2Cu2S+2FeS+SO2__。
(4)写出H与C反应生成I和B的化学方程式:__2Cu2O+Cu2S===6Cu+SO2↑__。
(5)请设计实验确定气体D的成分:__将气体D通过硫酸铜溶液,若产生黑色沉淀且溶液酸性增强,则说明D是H2S__。
【解析】化合物X是一种由3种元素组成的重要化工原料,其M<200 g·mol-1,已知B、D含有一种相同的元素且在常温下均为气体化合物,又B可使品红溶液褪色,则B为二氧化硫。化合物X在氧气中熔烧生成A、B、C,A加过量的盐酸生成气体D和浅绿色溶液E,所以D为硫化氢,E中含有亚铁离子,则A为FeS;E中加入氢氧化钠生成红褐色沉淀F,则F为氢氧化铁,灼烧生成红褐色固体G,则G为三氧化二铁,其质量为16.0 g,则n(Fe)=0.2 mol;C氧化生成砖红色固体H和SO2,所以H为Cu2O,C为Cu2S,H加入C得紫红色固体I,紫红色固体I为铜,其质量为19.2 g,则n(Cu)=0.3 mol;2Cu2O+Cu2S===6Cu+SO2↑,则原物质中含有铜的物质的量为0.3 mol×=0.2 mol;由此可知X中含有Fe、Cu、S,其n(S)==0.4 mol,则X的化学式为CuFeS2。以此分析解答本题。
(1)根据上述分析可知,组成X的元素有Fe、Cu、S,X的化学式是CuFeS2。(2)溶液E中溶质的主要成分是FeCl2、HCl。(3) X为CuFeS2,与O2反应生成FeS、Cu2S、SO2,则反应的化学方程式为2CuFeS2+O2Cu2S+2FeS+SO2。(4)H为Cu2O,C为Cu2S,两者反应生成Cu和SO2,其反应的化学方程式为2Cu2O+Cu2S===6Cu+SO2↑。(5)气体D为硫化氢,为了确定气体D的成分,可将气体D通过硫酸铜溶液,若产生黑色沉淀且溶液酸性增强,则说明D是H2S。
2.[2023·绍兴一中模拟]结晶水合物X由4种元素组成。某兴趣小组按如下流程进行实验探究其组成:
实验Ⅰ
实验Ⅱ
请回答下列问题。
(1)组成X的元素除H、O外还有__Cu、Cl__,X的化学式为__CuCl2·2H2O__。
(2)溶液D中属于盐的成分是__NH4NO3、[Ag(NH3)2]NO3、[Cu(NH3)4](NO3)2__(填化学式);若溶液C中滴入少量氨水,则首先参与反应的离子是__H+__。
(3)请写出E →F的化学方程式:
__2CuCl2Cl2↑+2CuCl__。
(4)设计实验方案确定溶液H中的阴离子:__取少量溶液H,滴加酚酞,若溶液变红,则含有OH-;另取少量溶液H,加入硝酸酸化,再加硝酸银溶液,若有白色沉淀生成,则含有Cl-__。
【解析】由实验Ⅰ可知,溶液C中加入过量氨水,生成深蓝色溶液D,则D中含有[Cu(NH3)4]2+,X中含有铜元素;白色沉淀B为AgCl,n(AgCl)==0.04 mol,20 mL 1.0 mol/L盐酸中所含Cl-的物质的量为0.02 mol,则X中所含Cl-的物质的量为0.04 mol-0.02 mol=0.02 mol,从而得出X中含有CuCl2,其物质的量为0.01 mol。
由实验Ⅱ可知,结晶水的质量为1.71 g-1.35 g=0.36 g,物质的量为=0.02 mol,CuCl2的物质的量为0.01 mol,生成Cl2的物质的量为=0.005 mol,则固体G为CuCl。综合实验Ⅰ、Ⅱ,X的化学式为CuCl2·2H2O。
(1)由以上分析可知,组成X的元素除H、O外还有Cu、Cl,X的化学式为CuCl2·2H2O。(2)由分析可知,溶液C中含有AgNO3、Cu(NO3)2、HNO3等,加入过量氨水,AgNO3最终生成[Ag(NH3)2]NO3,Cu(NO3)2最终生成[Cu(NH3)4](NO3)2,另外还有NH4NO3生成,则溶液D中属于盐的成分是NH4NO3、[Ag(NH3)2]NO3、[Cu(NH3)4](NO3)2;若溶液C中滴入少量氨水,则首先与HNO3反应,所以首先参与反应的离子是H+。(3)由分析知,E为CuCl2、F为Cl2,则E →F的化学方程式为2CuCl2Cl