Question

由Fe2O3、Fe、CuO、C、Al中的幾種物質組成的混合粉末,取樣品進行下列實驗(部分產物略去):

(1)取少量溶液X,加入過量的NaOH溶液,有沉淀生成。取上層清液,通入CO2,無明顯變化,說明樣品中不含有的物質是(填寫化學式) 。

(2)Z為一種或兩種氣體:

①若Z只為一種氣體,試劑a為飽和NaHCO3溶液,則反應Ⅰ中能同時生成兩種氣體的化學方程式是 。

②若Z為兩種氣體的混合物,試劑a為適量水,則Z中兩種氣體的化學式是 。

(3)向Y中通入過量氯氣,并不斷攪拌,充分反應后,溶液中的陽離子是(填寫離子符號) 。

(4)取Y中的溶液,調pH約為7,加入淀粉KI溶液和H2O2,溶液呈現藍色并有紅褐色沉淀生成。當消耗2 mol I-時,共轉移3 mol電子,該反應的離子方程式是 。

(5)另取原樣品,加入足量稀硫酸充分反應。若溶液中一定不會產生Y中的紅色固體,則原樣品中所有可能存在的物質組合是(各組合中的物質用化學式表示)  。

 

Answer 1

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

【解析】解題的關鍵取決于濃酸化學式的判斷,解答時可先假設再驗證排除。樣品加入某濃酸后能產生兩種氣體,由樣品成分知,該酸不會是鹽酸,若為鹽酸只能產生H2,故濃酸為濃H2SO4或濃HNO3。

(1)溶液X加入過量NaOH溶液后,Fe3+或Cu2+等均轉化為沉淀,若有Al,則轉化為AlO2-,濾液中通入CO2時會有Al(OH)3沉淀生成,因無明顯變化說明原混合物中無Al。

(2)若濃酸為濃H2SO4,生成的兩種氣體只能為SO2和CO2,若濃酸為濃HNO3,生成的兩種氣體為NO2和CO2,①當通入NaHCO3溶液時,Z只為一種氣體,說明原氣體為SO2和CO2,反應Ⅰ化學方程式為C+2H2SO4(濃)CO2↑+2SO2↑+2H2O。

②若通過水時,氣體Z為兩種氣體,說明原氣體為NO2和CO2,通過水時發生反應:3NO2+H2O=2HNO3+NO,所余兩種氣體為NO和CO2。

(3)由樣品的成分,結合(1)中判斷知,原混合物中無Al,加入過量鐵粉后Y中的金屬陽離子只有Fe2+,殘留固體為過量的鐵和被置換出的銅,當向其中通入過量Cl2并不斷攪拌后,Fe2+、Fe均會被氧化為Fe3+,Cu被氧化為Cu2+,故溶液中存在的陽離子有Fe3+、Cu2+、H+。

(4)溶液呈藍色說明有I2生成,若只氧化I-,消耗2 mol I-應轉移電子2 mol,說明2 mol I-被氧化時仍有1 mol Fe2+被氧化,故反應中其物質的量之比n(I-)∶n(Fe2+)=2∶1,由此推知反應為4I-+2Fe2++3H2O2=2Fe(OH)3↓+2I2。

(5)若一定不產生Y中的紅色固體,說明原混合粉末中不能含有Fe,否則單質鐵可能會和Cu2+作用生成Cu單質,故原混合物可能為CuO、C或CuO、C、Fe2O3。