Question

由Fe₂O₃、Fe、CuO、C、Al中的几种物质组成的混合粉末,取样品进行下列实验(部分产物略去):

(1)取少量溶液X,加入过量的NaOH溶液,有沉淀生成。取上层清液,通入CO₂,无明显变化,说明样品中不含有的物质是(填写化学式)                                    。
(2)Z为一种或两种气体:
①若Z只为一种气体,试剂a为饱和NaHCO₃溶液,则反应Ⅰ中能同时生成两种气体的化学方程式是                                                。
②若Z为两种气体的混合物,试剂a为适量水,则Z中两种气体的化学式是       。
(3)向Y中通入过量氯气,并不断搅拌,充分反应后,溶液中的阳离子是(填写离子符号)                 。
(4)取Y中的溶液,调pH约为7,加入淀粉KI溶液和H₂O₂,溶液呈现蓝色并有红褐色沉淀生成。当消耗2 mol I^-时,共转移3 mol电子,该反应的离子方程式是                                                          。
(5)另取原样品,加入足量稀硫酸充分反应。若溶液中一定不会产生Y中的红色固体,则原样品中所有可能存在的物质组合是(各组合中的物质用化学式表示)                                                              。

Answer 1

(1)Al  (2)①C+2H₂SO₄(浓)CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O ②NO、CO₂  (3)Cu²⁺、Fe³⁺、H⁺  (4)2Fe²⁺+3H₂O₂+4I^-=2Fe(OH)₃↓+2I₂  (5)CuO、C或CuO、C、Fe₂O₃

解题的关键取决于浓酸化学式的判断,解答时可先假设再验证排除。样品加入某浓酸后能产生两种气体,由样品成分知,该酸不会是盐酸,若为盐酸只能产生H₂,故浓酸为浓H₂SO₄或浓HNO₃。
(1)溶液X加入过量NaOH溶液后,Fe³⁺或Cu²⁺等均转化为沉淀,若有Al,则转化为AlO₂^-,滤液中通入CO₂时会有Al(OH)₃沉淀生成,因无明显变化说明原混合物中无Al。
(2)若浓酸为浓H₂SO₄,生成的两种气体只能为SO₂和CO₂,若浓酸为浓HNO₃,生成的两种气体为NO₂和CO₂,①当通入NaHCO₃溶液时,Z只为一种气体,说明原气体为SO₂和CO₂,反应Ⅰ化学方程式为C+2H₂SO₄(浓)CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O。
②若通过水时,气体Z为两种气体,说明原气体为NO₂和CO₂,通过水时发生反应:3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO,所余两种气体为NO和CO₂。
(3)由样品的成分,结合(1)中判断知,原混合物中无Al,加入过量铁粉后Y中的金属阳离子只有Fe²⁺,残留固体为过量的铁和被置换出的铜,当向其中通入过量Cl₂并不断搅拌后,Fe²⁺、Fe均会被氧化为Fe³⁺,Cu被氧化为Cu²⁺,故溶液中存在的阳离子有Fe³⁺、Cu²⁺、H⁺。
(4)溶液呈蓝色说明有I₂生成,若只氧化I^-,消耗2 mol I^-应转移电子2 mol,说明2 mol I^-被氧化时仍有1 mol Fe²⁺被氧化,故反应中其物质的量之比n(I^-)∶n(Fe²⁺)=2∶1,由此推知反应为4I^-+2Fe²⁺+3H₂O₂=2Fe(OH)₃↓+2I₂。
(5)若一定不产生Y中的红色固体,说明原混合粉末中不能含有Fe,否则单质铁可能会和Cu²⁺作用生成Cu单质,故原混合物可能为CuO、C或CuO、C、Fe₂O₃。