题目内容
【题目】有一包固体粉末X,可能含有碳酸钙、硫酸铜、硫酸亚铁、锌粉,为确定固体粉末的成分,现取X进行下列实验,实验过程及现象如下图所示(不考虑水、稀盐酸的挥发),下列说法中正确的是( )
A.若气体1为纯净物,则溶液2中可能含有三种阳离子
B.若气体1为混合物,则溶液2中可能含有Fe2+
C.若溶液1呈无色,则固体粉末X中不可能含有硫酸铜
D.若溶液2呈浅绿色,则沉淀2不可能是纯净物
【答案】B
【解析】
有一包固体粉末X,可能含有碳酸钙、硫酸铜、硫酸亚铁、锌粉。取固体粉末X,加入足量水,过滤,得到溶液1和沉淀1,在沉淀1中加入过量稀盐酸,有沉淀2、溶液2和气体1生成。因为目前所学的除了银离子和稀盐酸产生氯化银沉淀,其他任何物质与稀盐酸反应均无法生成沉淀,根据题意不含银离子,所以沉淀1中包含两种沉淀,为碳酸钙和沉淀2,且可知沉淀2不和稀盐酸反应,结合题意,所以该沉淀2一定是铜,铜的来源是第一步骤硫酸铜和锌反应生成硫酸锌和铜,所以固体粉末X中一定有锌、硫酸铜和碳酸钙。分四种情况讨论:①若固体粉末X只存在锌、硫酸铜和碳酸钙。取固体粉末X,加入足量水,过滤,得到溶液1和沉淀1,溶液1为硫酸锌。a:硫酸铜与锌反应时,硫酸铜过量,沉淀1为碳酸钙和铜。在沉淀1中加入过量稀盐酸,碳酸钙和稀盐酸反应生氯化钙、水、二氧化碳,铜不和稀盐酸反应,所以沉淀2为铜,溶液2为氯化钙,气体1为二氧化碳。符合题意。b:硫酸铜与锌反应时,锌过量,沉淀1为碳酸钙和铜和锌。在沉淀1中加入过量稀盐酸,碳酸钙和稀盐酸反应生氯化钙、水、二氧化碳,铜不和稀盐酸反应,锌和稀盐酸反应生成氯化锌和氢气,所以沉淀2为铜,溶液2为氯化钙和氯化锌,气体1为二氧化碳和氢气。符合题意。②若固体粉末X中存在锌、硫酸铜、碳酸钙和硫酸亚铁,且锌的量只能和硫酸铜反应,锌全部反应完全,无法继续和硫酸亚铁反应,硫酸亚铁存在于溶液1中,即溶液1中含有硫酸锌和硫酸亚铁,其他与①a相同。③若固体粉末X中存在锌、硫酸铜、碳酸钙和硫酸亚铁,且锌与硫酸铜反应后剩余,锌会与硫酸亚铁反应生成硫酸锌和铁。取固体粉末X,加入足量水,过滤,得到溶液1和沉淀1,溶液1为硫酸锌,沉淀1为碳酸钙和铜、铁。碳酸钙和稀盐酸反应生氯化钙、水、二氧化碳,铜不和稀盐酸反应,铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,所以气体1包括二氧化碳和氢气两种,溶液2包括氯化钙和氯化亚铁两种。沉淀2为铜。④若固体粉末X中存在锌、硫酸铜、碳酸钙和硫酸亚铁,且锌与硫酸铜反应后剩余,锌会与硫酸亚铁反应生成硫酸锌和铁,反应后锌仍剩余。取固体粉末X,加入足量水,过滤,得到溶液1和沉淀1,溶液1为硫酸锌,沉淀1为碳酸钙和铜、铁、锌。碳酸钙和稀盐酸反应生氯化钙、水、二氧化碳,铜不和稀盐酸反应,铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,锌和稀盐酸反应生成氯化锌和氢气,所以气体1包括二氧化碳和氢气两种,溶液2包括氯化钙和氯化亚铁、氯化锌三种。沉淀2为铜。
A、若气体1为纯净物,根据分析,①的a情况和②两种情况均符合,这两种情况时溶液2中只有氯化钙,只有两种阳离子为钙离子和氢离子,故选项错误;
B、若气体1为混合物,则符合①的b情况和③、④,溶液2对应氯化钙、氯化锌;氯化钙和氯化亚铁;氯化钙、氯化铁、氯化锌三种情况,则溶液2中可能含有Fe2+,故选项正确;
C、若溶液1呈无色,则固体粉末X中可能含有硫酸铜,因为硫酸铜和锌反应生成硫酸锌和铜,溶液1为硫酸锌溶液,无色,只要保证硫酸铜完全反应即可,故选项错误;
D、若溶液2呈浅绿色,则符合③和④两种情况,此时沉淀2均只有铜,为纯净物,故选项错误。故选B。
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【题目】兴趣小组在课外实验中意外发现:将镁条放入Na2CO3溶液中,快速产生较多气泡,有白色沉淀生成。小组同学对此进行了系列探究活动。
探究Ⅰ:反应产生的气体是什么?
(作出猜想)小组同学经查阅资料和讨论,根据化学变化过程中元素不变, 提出如下猜想:
①氢气;
②二氧化碳;
③氢气和二氧化碳。
(实验1)取5g打磨后的镁条、100 mL Na2CO3溶液于装置A中,按图1所示方案进行实验。观察到的现象是_________,说明猜想①正确。
探究Ⅱ:快速产生气体的原因是什么?
(查阅资料)镁与水缓慢反应生成氢气; Na2CO3溶液显碱性,其溶液中除Na+、CO外,还有OH-。
(作出猜想)可能是Na2CO3溶液中的某一种离子促进了镁与水的反应。
(实验2)将等质量的镁条按照图2进行如下如下实验。
实验序号 | a | b | c |
溶液(浓度相同) | H2O | Na2CO3 | NaOH |
30min时产生气体体积(mL) | <0.2 | 0.7 | <0.2 |
气体的主要成分 | H2 | ||
30min时镁条表面情况 | 大量白色固体附着 |
(1)实验2中a组实验的作用是_______
(2)探究2中能够说明CO对Mg与水反应起促进作用的证据是____。
探究3:反应产生的白色沉淀中是否含有MgCO3?
(实验3)利用如图装置证明样品中含有MgCO3(夹持仪器略去)。
(1)所需要的试剂分别是:A___、B_____。
(2)实验中观察到的现象有___反思交流:有些伟大的发现就是从异常现象中得到启发,通过深入研究而实现的。