Question

由C、Cu、FeCO₃、銅銹[主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃]組成的固體混合物，進行了如圖所示的實驗過程：

回答下列問題：
（1）無色氣體1的成分是：

 

．
（2）混合物乙中加入NaNO₃后，寫出一個可能產(chǎn)生無色氣體2的反應的離子方程式：

 

．
（3）溶液X中含有的金屬陽離子是

 

．
（4）無色氣體3成分是

 

，已知固體混合物丁的質(zhì)量為5.6g，在標準狀況下無色氣體3的體積為14.56L，求無色氣體3各成分的物質(zhì)的量：

 

．（寫出具體的計算過程）

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題

分析：反應流程為：混合物與過量稀硫酸反應，碳酸亞鐵、銅銹與稀硫酸反應，得到無色氣體二氧化碳和混合物乙；混合物乙中加入少量硝酸鈉，硝酸根離子在酸性條件下能夠氧化銅甚至亞鐵離子，得到無色氣體一氧化氮和混合物丙，混合物丙為C和Cu的混合物，加入過量濃硫酸后，C、銅與濃硫酸發(fā)生反應生成溶液Y和二氧化碳、二氧化硫氣體，
（1）C、Cu不與稀硫酸反應，F(xiàn)eCO₃、銅銹與稀硫酸反應生成二氧化碳氣體；
（2）硝酸根離子在酸性條件下能夠氧化銅、亞鐵離子，據(jù)此寫出反應的離子方程式；
（3）加入硝酸鈉后，硝酸根離子將銅氧化成銅離子，據(jù)此判斷溶液X中含有的陽離子；
（4）先判斷混合物組成，然后根據(jù)總質(zhì)量、生成氣體總物質(zhì)的量列式計算．

解答： 解：混合物與過量稀硫酸反應，碳酸亞鐵、銅銹與稀硫酸反應，得到無色氣體二氧化碳和混合物乙；混合物乙中加入少量硝酸鈉，硝酸根離子在酸性條件下能夠氧化銅甚至亞鐵離子，得到無色氣體一氧化氮和混合物丙，混合物丙為C和Cu的混合物，加入過量濃硫酸后，C、銅與濃硫酸發(fā)生反應生成溶液Y和二氧化碳、二氧化硫氣體，
（1）C、Cu不與稀硫酸發(fā)生反應，而稀硫酸與FeCO₃、銅銹[主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃]反應生成二氧化碳氣體，所以氣體1為二氧化碳，
故答案為：CO₂；
（2）加入NaNO₃后，在酸性條件下NO₃^-具有強氧化性，與還原性物質(zhì)Cu和Fe²⁺反應生成NO氣體，反應的離子方程式為：3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O、3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，
故答案為：3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O（或3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O）；
（3）因為加入少量NaNO₃，故NO₃^-優(yōu)先氧化還原性強的Cu，溶液中含有的陽離子為：Cu²⁺、Fe²⁺、Na⁺，
故答案為：Cu²⁺、Fe²⁺、Na⁺；
（4）固體混合物丁中一定含有碳，可能含有銅，如只含有碳，根據(jù)反應C+2H₂SO₄（濃）=2SO₂↑+CO₂↑+2H₂O 可知，則5.6g碳可生成氣體體積為：

5.6g

12g/mol

×3×22.4L/mol=31.36L＞14.56L，所以固體應為碳和銅的混合物，
發(fā)生反應方程式有：C+2H₂SO₄（濃）=2SO₂↑+CO₂↑+2H₂O、Cu+2H₂SO₄（濃）=SO₂↑+CuSO₄+2H₂O，
根據(jù)混合物總質(zhì)量可得：12n（C）+64n（Cu）=5.6
根據(jù)生成氣體的物質(zhì)的量可得：3n（C）+n（Cu）=

14.56L

22.4L/mol

=0.65mol，
聯(lián)立解得：n（C）=0.02mol、n（Cu）=0.05mol，
則生成CO₂的物質(zhì)的量為0.2mol，
生成SO₂的物質(zhì)的量為：2n（C）+n（Cu）=0.45mol，
故答案為：CO₂、SO₂；CO₂：0.2mol、SO₂：0.45mol．

點評：本題考查了物質(zhì)的分離、提純及化學實驗基本操作方法的綜合應用，題目難度中等，正確理解存在流程及基本操作方法為解答關鍵，試題側(cè)重考查學生的分析、理解能力及化學實驗、化學計算能力．