Question

（08年北京卷）(14分)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(zhì)是（填寫化學(xué)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(yīng)I中能同時生成兩種氣體的化學(xué)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(xué)式是______。

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

(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。當(dāng)消耗2 mol I^-時，共轉(zhuǎn)移3 mol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

答案：  （1）Al

（2）① C+2H₂SO₄(濃)CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O

②  NO   CO₂

（3）Cu²⁺      Fe³⁺      H⁺

（4）2Fe²⁺+3H₂O₂+4I^-=2Fe(OH)₃↓+2I₂

（5）CuO、C;  CuO、C、Fe₂O₃

 

解析：無機(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)，涉及知識面廣，難度較大。

解決問題的基本出發(fā)點(diǎn)是：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, Fe和Al被氧化為Fe³⁺和Al³⁺,如果是濃硝酸，則兩種氣體是SO₂和NO₂,其變化與加濃硫酸的反應(yīng)相同。無論是那種濃酸均可以使兩種氧化物Fe₂O₃、CuO轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的鹽。

⑴ 無論加什么濃酸（硫酸和硝酸），溶液X中都可能含有Fe³⁺、Cu²⁺、Al³⁺三種金屬陽離子。向溶液X中加入過量的NaOH溶液，可轉(zhuǎn)化為Fe(OH)₃和COH)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，會發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生白色沉淀Al(OH)₃，

AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al(OH)₃↓+HCO₃^- 與題目中“取上層清液，通入CO₂，無明顯變化，”不相符，所以，可以肯定溶液X中沒有AlO₂^-，樣品中沒有Al。

⑵ 有了前面的分析，設(shè)問⑵就比較容易解決了（分析略）；

⑶ 向溶液X中加過量Fe粉，得Y溶液和兩種固體，且一種固體為紅色（Cu），另一種就是過量的Fe粉，這個過程發(fā)生了置換反應(yīng)：Cu²⁺+Fe = Cu+Fe²⁺，

向Y溶液中通入過量氯氣，并不斷攪拌，會發(fā)生如下反應(yīng)：

Cl₂+2Fe²⁺=2Cl^-+2Fe³⁺  2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺  Cl₂+H₂OHCl+HClO ,

充分反應(yīng)后，溶液中的陽離子是：Cu²⁺、Fe³⁺ 、H⁺（特別注意沒有了Fe²⁺）。

    ⑷ 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。當(dāng)消耗2 mol I^-時，共轉(zhuǎn)移3 mol電子，定量計(jì)算方程式的書寫，依據(jù)信息“當(dāng)消耗2 mol I^-時，共轉(zhuǎn)移3 mol電子”參加反應(yīng)的還原劑的量比：轉(zhuǎn)移3 mol電子其中2 mol 來自I^-，令外1 mol電子來自Fe²⁺，這樣才能寫書方程式：2Fe²⁺+3H₂O₂+4I^-=2Fe(OH)₃↓+2I₂

    ⑸ 設(shè)問⑸的目的是推測樣品可能的組合，根據(jù)前面四步設(shè)問知道，樣品中一定沒有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 ， 符合整個設(shè)問的組合只有兩種為：CuO、C ；CuO、C、Fe₂O₃