Question

（08年北京卷）(14分)由Fe₂O₃、Fe、CuO、C、Al中的几种物质组成的混合粉末，取样品进行下列实验（部分产物略去）

     

 

(1)取少量溶液X，加入过量的NaOH溶液，有沉淀生成。取上层清液，通入CO₂，无明显变化，说明样品中不含有的物质是（填写化学式）______________。

(2)Z为一种或两种气体：

①若Z只为一种气体，试剂a为饱和NaHCO₃溶液，则反应I中能同时生成两种气体的化学方程式是_______。

②若Z为两种气体的混合物，试剂a为适量水，则Z中两种气体的化学式是______。

(3)向Y中通入过量氯气，并不断搅拌，充分反应后，溶液中的阳离子是（填写离子符号）___________________________。

(4)取Y中的溶液，调pH约为7，加入淀粉KI溶液和H₂O₂，溶液呈蓝色并有红褐色沉淀生成。当消耗2 mol I^-时，共转移3 mol电子，该反应的离子方程式是__________。

(5)另取原样品，加入足量稀硫酸充分反应。若溶液中一定不会产生Y中的红色固体，则原样品中所有可能存在的物质组合是（各组合中的物质用化学式表示）__________。

 

Answer 1

答案：  （1）Al

（2）① C+2H₂SO₄(浓)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：无机推断题为主体的综合题，主要考查金属单质、金属氧化物、非金属单质的性质。本题综合性强，涉及知识面广，难度较大。

解决问题的基本出发点是：能与Fe₂O₃、Fe、CuO、C、Al物质反应产生两种气体的浓酸不可能是浓盐酸；如果是浓硫酸，可以与Fe、C、Al单质发生氧化还原反应，浓硫酸被还原为SO₂，C被氧化为CO₂, Fe和Al被氧化为Fe³⁺和Al³⁺,如果是浓硝酸，则两种气体是SO₂和NO₂,其变化与加浓硫酸的反应相同。无论是那种浓酸均可以使两种氧化物Fe₂O₃、CuO转化为对应的盐。

⑴ 无论加什么浓酸（硫酸和硝酸），溶液X中都可能含有Fe³⁺、Cu²⁺、Al³⁺三种金属阳离子。向溶液X中加入过量的NaOH溶液，可转化为Fe(OH)₃和COH)₂沉淀析出，如果有Al³⁺，则可转化为ALO₂^-离子, 如果上层清液，通入CO₂后，会发生反应，产生白色沉淀Al(OH)₃，

AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al(OH)₃↓+HCO₃^- 与题目中“取上层清液，通入CO₂，无明显变化，”不相符，所以，可以肯定溶液X中没有AlO₂^-，样品中没有Al。

⑵ 有了前面的分析，设问⑵就比较容易解决了（分析略）；

⑶ 向溶液X中加过量Fe粉，得Y溶液和两种固体，且一种固体为红色（Cu），另一种就是过量的Fe粉，这个过程发生了置换反应：Cu²⁺+Fe = Cu+Fe²⁺，

向Y溶液中通入过量氯气，并不断搅拌，会发生如下反应：

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

充分反应后，溶液中的阳离子是：Cu²⁺、Fe³⁺ 、H⁺（特别注意没有了Fe²⁺）。

    ⑷ 取Y中的溶液，调pH约为7，加入淀粉KI溶液和H₂O₂，溶液呈蓝色并有红褐色沉淀生成。当消耗2 mol I^-时，共转移3 mol电子，定量计算方程式的书写，依据信息“当消耗2 mol I^-时，共转移3 mol电子”参加反应的还原剂的量比：转移3 mol电子其中2 mol 来自I^-，令外1 mol电子来自Fe²⁺，这样才能写书方程式：2Fe²⁺+3H₂O₂+4I^-=2Fe(OH)₃↓+2I₂

    ⑸ 设问⑸的目的是推测样品可能的组合，根据前面四步设问知道，样品中一定没有Al,一定有CuO和C，不能确定是否有Fe和Fe₂O₃  ，加入足量稀硫酸后一定不产生Cu ，那么排除Fe ， 符合整个设问的组合只有两种为：CuO、C ；CuO、C、Fe₂O₃