Question

（2008?北京）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(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是（填寫化學式）

Al

．
（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

C+2H₂SO₄（濃）CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O

．
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

NO、CO₂

．
（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）

Cu²⁺、Fe³⁺、H⁺

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

2Fe²⁺+3H₂O₂+4I^-=2Fe（OH）₃↓+2I₂

．
（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(chǎn)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）

CuO、C；CuO、C、Fe₂O₃

．

Answer 1

分析：能與Fe₂O₃、Fe、CuO、C、Al物質反應產(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單質發(fā)生氧化還原反應，濃硫酸被還原為SO₂，C被氧化為CO₂，F(xiàn)e和Al被氧化為Fe³⁺和Al³⁺；如果是濃硝酸，則兩種氣體是CO₂和NO₂，其變化與加濃硫酸的反應相同．無論是那種濃酸均可以使兩種氧化物Fe₂O₃、CuO轉化為對應的鹽．
（1）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，可轉化為Fe（OH）₃和Cu（OH）₂沉淀析出，如果有Al³⁺，則可轉化為ALO₂^-離子，如果上層清液，通入CO₂后，會發(fā)生反應，產(chǎn)生白色沉淀Al（OH）₃．
（2）①若Z只為一種氣體，試劑a為飽和NaHCO₃溶液，則z為CO₂，兩種氣體中一種與NaHCO₃溶液生成CO₂，應為SO₂，則濃酸為濃硫酸．
②若Z為兩種氣體的混合物，試劑a為適量水，則其中一種為NO₂，氣體Z為NO、CO₂化合物，則濃酸為濃硝酸．
（3）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．
向Y溶液中通入過量氯氣，并不斷攪拌，會發(fā)生如下反應：Cl₂+2Fe²⁺=2Cl^-+2Fe³⁺  2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺  Cl₂+H₂O=HCl+HClO，充分反應后，溶液中的陽離子是：Cu²⁺、Fe³⁺、H⁺．
（4）取Y中的溶液，調(diào)pH約為7，加入淀粉KI溶液和H₂O₂，溶液呈藍色并有紅褐色沉淀生成．說明產(chǎn)物有I₂和Fe（OH）₃，H₂O₂作氧化劑，I^-、Fe²⁺共同還原H₂O₂．當消耗2 mol I^-時，共轉移3 mol電子，轉移3 mol電子其中2 mol 來自I^-，令外1 mol電子來自Fe²⁺．即氧化的I^-與Fe²⁺之比是2：1，需要H₂O₂再提供3mol電子．
（5）由前幾問知，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，F(xiàn)e₂O₃有沒有不一定．

解答：解：（1）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，可轉化為Fe（OH）₃和Cu（OH）₂沉淀析出，如果有Al³⁺，則可轉化為ALO₂^-離子，如果上層清液，通入CO₂后，會發(fā)生反應AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，產(chǎn)生白色沉淀Al（OH）₃，所以，可以肯定溶液X中沒有AlO₂^-，樣品中沒有Al．
故答案為：Al．
（2）①若Z只為一種氣體，試劑a為飽和NaHCO₃溶液，則z為CO₂，兩種氣體中一種與NaHCO₃溶液生成CO₂，應為SO₂，則濃酸為濃硫酸．反應I中能同時生成兩種氣體的化學方程式是C+2H₂SO₄（濃）

△   .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O．
故答案為：C+2H₂SO₄（濃）

△   .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O．
②若Z為兩種氣體的混合物，試劑a為適量水，則其中一種為NO₂，氣體Z為NO、CO₂化合物，則濃酸為濃硝酸．
故答案為：NO、CO₂
（3）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：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：Cl₂+2Fe²⁺=2Cl^-+2Fe³⁺，2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，Cl₂+H₂O=HCl+HClO，充分反應后，溶液中的陽離子是：Cu²⁺、Fe³⁺、H⁺（特別注意沒有了Fe²⁺）．
故答案為：Cu²⁺、Fe³⁺、H⁺．
（4）取Y中的溶液，調(diào)pH約為7，加入淀粉KI溶液和H₂O₂，溶液呈藍色并有紅褐色沉淀生成．I^-、Fe²⁺共同還原H₂O₂．當消耗2 mol I^-時，共轉移3 mol電子，轉移3 mol電子其中2 mol 來自I^-，令外1 mol電子來自Fe²⁺．即氧化的I^-與Fe²⁺之比是2：1，需要H₂O₂再提供3mol電子．這反應方程式：2Fe²⁺+3H₂O₂+4I^-=2Fe（OH）₃↓+2I₂．
故答案為：2Fe²⁺+3H₂O₂+4I^-=2Fe（OH）₃↓+2I₂． 
（5）根據(jù)前面分析可知，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，符合整個設問的組合只有兩種為：CuO、C；CuO、C、Fe₂O₃．
故答案為：CuO、C；CuO、C、Fe₂O₃．

點評：無機推斷題為主體的綜合題，主要考查金屬單質、金屬氧化物、非金屬單質的性質．本題綜合性強，涉及知識面廣，難度較大．