Question

由Fe₂O₃、Fe、CuO、C、Al中的幾種物質(zhì)組成的混合粉末，取樣品進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)（部分產(chǎn)物略去）：

（1）取少量溶液X，加入過(guò)量的NaOH溶液，有沉淀生成．取上層清液，通入CO₂，無(wú)明顯變化，說(shuō)明樣品中不含有的物質(zhì)是（填寫(xiě)化學(xué)式）

 

．
（2）Z為一種或兩種氣體：
①若試劑a為飽和NaHCO₃溶液，且Z只為一種氣體．則反應(yīng)I中能同時(shí)生成兩種氣體的化學(xué)方程式是

 

．寫(xiě)出氣體Z的電子式

 

．
②若試劑a為適量水，且Z為兩種氣體的混合物，則Z中兩種氣體的化學(xué)式是

 

．
（3）向Y中通入過(guò)量氯氣，并不斷攪拌，充分反應(yīng)后，溶液中的陽(yáng)離子是

 

．
（4）取Y中的溶液，調(diào)pH約為7，加入淀粉KI溶液和H₂O₂，溶液呈呈藍(lán)色并有紅褐色沉淀生成．當(dāng)消耗2mol I^-時(shí)，共轉(zhuǎn)3mol電子，該反應(yīng)的離子方程式是

 

．
（5）另取原樣品，加入足量稀硫酸充分反應(yīng)．若溶液中一定不會(huì)產(chǎn)生Y中的紅色固體，則原樣品中所有可能存在的物質(zhì)組合是（各組合中的物質(zhì)用化學(xué)式表示）

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)的檢驗(yàn)和鑒別的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

專題：物質(zhì)檢驗(yàn)鑒別題

分析：能與Fe₂O₃、Fe、CuO、C、Al物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生兩種氣體的濃酸不可能是濃鹽酸；如果是濃硫酸，可以與Fe、C、Al單質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，濃硫酸被還原為SO₂，C被氧化為CO₂，F(xiàn)e和Al被氧化為Fe³⁺和Al³⁺；如果是濃硝酸，則兩種氣體是CO₂和NO₂，其變化與加濃硫酸的反應(yīng)相同．無(wú)論是那種濃酸均可以使兩種氧化物Fe₂O₃、CuO轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的鹽．
（1）無(wú)論加什么濃酸（硫酸和硝酸），溶液X中都可能含有Fe³⁺、Cu²⁺、Al³⁺三種金屬陽(yáng)離子．向溶液X中加入過(guò)量的NaOH溶液，可轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃和Cu（OH）₂沉淀析出，如果有Al³⁺，則可轉(zhuǎn)化為ALO₂^-離子，如果上層清液，通入CO₂后，會(huì)發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生白色沉淀Al（OH）₃．
（2）①若Z只為一種氣體，試劑a為飽和NaHCO₃溶液，則z為CO₂，兩種氣體中一種與NaHCO₃溶液生成CO₂，應(yīng)為SO₂，則濃酸為濃硫酸．
②若Z為兩種氣體的混合物，試劑a為適量水，則其中一種為NO₂，氣體Z為NO、CO₂化合物，則濃酸為濃硝酸．
（3）向溶液X中加過(guò)量Fe粉，得Y溶液和兩種固體，且一種固體為紅色（Cu），另一種就是過(guò)量的Fe粉．
向Y溶液中通入過(guò)量氯氣，并不斷攪拌，會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)：Cl₂+2Fe²⁺=2Cl^-+2Fe³⁺  2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺  Cl₂+H₂O=HCl+HClO，充分反應(yīng)后，溶液中的陽(yáng)離子是：Cu²⁺、Fe³⁺、H⁺．
（4）取Y中的溶液，調(diào)pH約為7，加入淀粉KI溶液和H₂O₂，溶液呈藍(lán)色并有紅褐色沉淀生成．說(shuō)明產(chǎn)物有I₂和Fe（OH）₃，H₂O₂作氧化劑，I^-、Fe²⁺共同還原H₂O₂．當(dāng)消耗2 mol I^-時(shí)，共轉(zhuǎn)移3 mol電子，轉(zhuǎn)移3 mol電子其中2 mol 來(lái)自I^-，令外1 mol電子來(lái)自Fe²⁺．即氧化的I^-與Fe²⁺之比是2：1，需要H₂O₂再提供3mol電子．
（5）由前幾問(wèn)知，樣品中一定沒(méi)有Al，一定有CuO和C，不能確定是否有Fe和Fe₂O₃，加入足量稀硫酸后一定不產(chǎn)生Cu，那么排除Fe，F(xiàn)e₂O₃有沒(méi)有不一定．

解答： 解：（1）無(wú)論加什么濃酸（硫酸和硝酸），溶液X中都可能含有Fe³⁺、Cu²⁺、Al³⁺三種金屬陽(yáng)離子．向溶液X中加入過(guò)量的NaOH溶液，可轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃和Cu（OH）₂沉淀析出，如果有Al³⁺，則可轉(zhuǎn)化為ALO₂^-離子，如果上層清液，通入CO₂后，會(huì)發(fā)生反應(yīng)AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，產(chǎn)生白色沉淀Al（OH）₃，所以，可以肯定溶液X中沒(méi)有AlO₂^-，樣品中沒(méi)有Al．
故答案為：Al．
（2）①若Z只為一種氣體，試劑a為飽和NaHCO₃溶液，則z為CO₂，兩種氣體中一種與NaHCO₃溶液生成CO₂，應(yīng)為SO₂，則濃酸為濃硫酸．反應(yīng)I中能同時(shí)生成兩種氣體的化學(xué)方程式是C+2H₂SO₄（濃）

△   .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，二氧化碳是直線型分子，電子式為：；
故答案為：C+2H₂SO₄（濃）

△   .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；；
②若Z為兩種氣體的混合物，試劑a為適量水，則其中一種為NO₂，氣體Z為NO、CO₂化合物，則濃酸為濃硝酸．
故答案為：NO、CO₂；
（3）向溶液X中加過(guò)量Fe粉，得Y溶液和兩種固體，且一種固體為紅色（Cu），另一種就是過(guò)量的Fe粉，這個(gè)過(guò)程發(fā)生了置換反應(yīng)：Cu²⁺+Fe=Cu+Fe²⁺，向Y溶液中通入過(guò)量氯氣，并不斷攪拌，會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)：Cl₂+2Fe²⁺=2Cl^-+2Fe³⁺，2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，Cl₂+H₂O=HCl+HClO，充分反應(yīng)后，溶液中的陽(yáng)離子是：Cu²⁺、Fe³⁺、H⁺（特別注意沒(méi)有了Fe²⁺）．
故答案為：Cu²⁺、Fe³⁺、H⁺；
（4）取Y中的溶液，調(diào)pH約為7，加入淀粉KI溶液和H₂O₂，溶液呈藍(lán)色并有紅褐色沉淀生成．I^-、Fe²⁺共同還原H₂O₂．當(dāng)消耗2 mol I^-時(shí)，共轉(zhuǎn)移3 mol電子，轉(zhuǎn)移3 mol電子其中2 mol 來(lái)自I^-，令外1 mol電子來(lái)自Fe²⁺．即氧化的I^-與Fe²⁺之比是2：1，需要H₂O₂再提供3mol電子．這反應(yīng)方程式：2Fe²⁺+3H₂O₂+4I^-=2Fe（OH）₃↓+2I₂．
故答案為：2Fe²⁺+3H₂O₂+4I^-=2Fe（OH）₃↓+2I₂． 
（5）根據(jù)前面分析可知，樣品中一定沒(méi)有Al，一定有CuO和C，不能確定是否有Fe和Fe₂O₃，加入足量稀硫酸后一定不產(chǎn)生Cu，那么排除Fe，符合整個(gè)設(shè)問(wèn)的組合只有兩種為：CuO、C；CuO、C、Fe₂O₃．
故答案為：CuO和C或者Fe₂O₃、CuO和C．

點(diǎn)評(píng)：無(wú)機(jī)推斷題為主體的綜合題，主要考查金屬單質(zhì)、金屬氧化物、非金屬單質(zhì)的性質(zhì)．本題綜合性強(qiáng)，涉及知識(shí)面廣，難度較大．