Question

有难溶于水的粉末状固体样品，可能含Al、Fe2O3、Cu2O、SiO2、Fe3O4中的一种或几种。研究小组通过实验确定样品的成分。

查阅资料知：Cu2O + 2H+ = Cu + Cu2+ + H2O；

部分氢氧化物在溶液中沉淀的pH见下表：

物质	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Cu(OH)2
开始沉淀的pH	1.8	6.3	5.2
完全沉淀的pH	3.0	8.3	6.7

 

 

 

 

注：金属离子的起始浓度为0.1 mol·L-1 实验步骤：

Ⅰ．取一定量样品于烧杯中，加足量NaOH溶液，有气体产生，过滤得固体A和无色溶液B；

Ⅱ．向B中加入稀硫酸，出现白色沉淀，继续滴加稀硫酸至过量，白色沉淀完全溶解；

Ⅲ．向A中加入足量稀硫酸并微热，固体完全溶解，得溶液C；

Ⅳ．向C中加入NaClO，调节溶液的pH至4～5，产生红褐色沉淀，过滤得到蓝绿色溶液D；

Ⅴ．向D中加入NaOH，调节溶液的pH到7～8，产生蓝色絮状沉淀。

请回答下列问题。

（1）Ⅰ中产生气体的离子方程式为 。

（2）由Ⅰ、Ⅱ知，原样品中一定不存在的物质是 。

（3）溶液C中除H+、Cu2+外一定还含有另一种阳离子；为验证溶液C中存在该阳离子，可选用的试剂及对应的现象是 。

（4）Ⅳ中加NaClO的目的是 。

（5）将Ⅳ中得到的溶液D电解，若电路中有0.1mol电子通过，则理论上阴极质量增重 g。

（6）由上述实验可以获得结论：原样品所有可能的成分组合为组合1： ；组合2：

；……（用化学式表示）

 

Answer 1

（1）2Al+2OH－+2H2O === 2AlO2－+3H2↑（2）SiO2

（3）Fe2+；向待测液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，出现蓝色沉淀（或向酸性KMnO4溶液中滴加待测液，褪色。此处不能选KSCN和氯水，因为不确定溶液中是否存在Fe3＋）

（4）将Fe2+氧化成Fe3+，增大溶液的pH使Fe3+生成Fe(OH)3沉淀。

（5）3.2

（6）组合1：Al、Fe2O3、Cu2O；2：Al、Cu2O、Fe3O4；3：Al、Fe2O3、Cu2O、Fe3O4。

【解析】

试题分析：（1）取一定量样品于烧杯中，加足量NaOH溶液，有气体产生，过滤得固体A和无色溶液B，说明样品含有Al，则Ⅰ中产生气体的离子方程式为：2Al+2OH－+2H2O === 2AlO2－+3H2↑。

（2）加足量NaOH溶液，得无色溶液B，如果含有SiO2，与NaOH反应生成Na2SiO3，向B中加入稀硫酸，出现白色沉淀，生成H2SiO3，H2SiO3不溶于硫酸，沉淀不能完全溶解，所以原样品一定不含SiO2。

（3）过滤得到蓝绿色溶液D，说明原样品含有Cu2O，Cu2O与稀硫酸反应生成Cu和Cu2+，Cu能把Fe3+还原为Fe2+，所以溶液C一定还含有Fe2+；检验Fe2+的试剂及对应现象为：向待测液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，出现蓝色沉淀，或向酸性KMnO4溶液中滴加待测液，褪色。

（4）溶液C中含有Fe2+，所以Ⅳ中加NaClO的目的是：将Fe2+氧化成Fe3+，增大溶液的pH使Fe3+生成Fe(OH)3沉淀。

（5）溶液D为CuSO4溶液，电解时阴极方程式为：Cu2++2e?=Cu，则n（Cu）=1/2n（e?）=1/2×0.1mol=0.05mol，所以阴极增加的质量等于Cu的质量：0.05mol×64g/mol=3.2g。

（6）根据上述推断，原样品一定含有Al、Cu2O，可能含有Fe2O3或Fe3O4，所以原样品所有可能的成分组合为组合1：Al、Fe2O3、Cu2O；2：Al、Cu2O、Fe3O4；3：Al、Fe2O3、Cu2O、Fe3O4。

考点：本题考查无机物的推断、离子的检验、离子方程式的书写、电解的计算。