Question

某研究小组为了探究一种无机矿物盐仅含四种元素的组成和性质，设计并完成了如下实验：

另取在惰性气流中加热至完全分解，得到固体1。请回答如下问题：

(1)画出白色沉淀1中金属元素的原子结构示意图__________，写出气体甲的电子式 __________。

(2)的化学式是__________，在惰性气流中加热X至完全分解的化学反应方程式为__________．

(3)白色沉淀2在空气中变成红褐色沉淀的原因是__________用化学反应方程式表示。

Answer

【解析】

X能和HCl反应生成气体甲，隔绝空气加热X得到气体甲和固体1，且X和HCl(aq)反应也能得到甲，因此猜测X是碳酸盐，因为X加热易分解且能和酸反应生成CO2，那么甲为CO2，固体1溶于水得到溶液1和固体2，溶液1和二氧化碳反应生成白色沉淀1，白色沉淀1和二氧化碳、水反应生成溶液2，则白色沉淀1为碳酸盐、溶液2为碳酸氢盐；固体2和稀盐酸反应生成溶液3，且需要无氧条件，溶液3中加入碱在无氧条件下生成白色沉淀2，白色沉淀2被空气氧化生成红褐色沉淀，则白色沉淀2是Fe(OH)2，溶液3为FeCl2，X仅含4种元素，碳酸盐分解生成二氧化碳气体和两种氧化物，其中一种氧化物能溶于水，结合地壳的成分猜测固体1中成分为CaO、FeO，对应地，X应为CaFe (CO3)2，结合题中信息：10.80g X在惰性气流中加热至完全分解，得到6.40g固体1，经计算，确认X为CaFe(CO3)2，那么，溶液1是Ca(OH)2，白色沉淀1是CaCO3，溶液2是Ca(HCO3)2，再结合题目分析解答。

(1)白色沉淀1是，碳酸钙中金属元素的原子核外有4个电子层、最外层有2个电子，所以原子结构示意图为，气体甲是二氧化碳，二氧化碳的电子式为；

(2)通过以上分析知，X的化学式是，在惰性气流中加热X至完全分解生成二氧化碳和氧化钙、氧化亚铁；

(3)氢氧化亚铁不稳定，易被空气氧化生成红褐色氢氧化铁，所以白色沉淀2在空气中变成红褐色沉淀，反应方程式为；