Question

16．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，有白色沉淀产生，该白色沉淀的化学式为Al（OH）₃．
（2）Z为两种气体的混合物，试剂a为适量水，写出其中发生氧化还原反应的方程式3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO．
（3取Y中的溶液通入过量氯气，并不断搅拌，充分反应后，溶液中所有的阳离子有（填写离子符号）Cu²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、H⁺．
（4）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（用化学式表示）Al、CuO、C和Fe₂O₃或Al、CuO、C、Fe、Fe₂O₃．

Answer 1

分析 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CO₂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；
（1）通入二氧化碳后生成白色沉淀，则白色沉淀为氢氧化铝；
（2）Z为两种气体的混合物，则Z为NO和二氧化碳，混合气体为二氧化氮和二氧化碳；
（3）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；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+H₂O=HCl+HClO；根据（1）可知Y中含有偏铝酸根离子，则反应后生成铝离子，据此进行判断；
（4）由前几问知，样品中一定含有Al，一定有CuO和C，加入足量稀硫酸后一定不产生Cu，一定含有Fe₂O₃，否则会生成铜单质，据此进行判断．

解答 解：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CO₂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，
（1）加入过量氢氧化钠后有沉淀生成，取上层清液，通入足量CO₂，生成白色沉淀，说明样品中一定含有的物质是Al，上层清液与足量CO₂反应生成沉淀的离子方程式为：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，该白色沉淀为：Al（OH）₃，
故答案为：Al（OH）₃；
（2）二氧化氮可以和水反应生成一氧化氮气体，Z中两种气体是NO、CO₂，发生氧化还原反应的方程式为：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，
故答案为：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
（3）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+H₂O=HCl+HClO；根据（1）可知溶液中含有偏铝酸根离子，反应后生成铝离子；所以充分反应后，溶液中的阳离子是：Cu²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、H⁺（特别注意没有了Fe²⁺），
故答案为：Cu²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、H⁺；
（4）根据以上分析可知，原溶液中一定含有Al、CuO和C，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，则一定含有Fe₂O₃，否则铝会转化成铜，所以原固体组成可能为：Al、CuO、C和Fe₂O₃或Al、CuO、C、Fe、Fe₂O₃，
故答案为：Al、CuO、C和Fe₂O₃或Al、CuO、C、Fe、Fe₂O₃．

点评 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，题目难度中等，试题综合性强，涉及知识面广，充分考查学生的分析、理解能力及逻辑推理能力．