Question

10．现有一份由炭粉、Fe₂O₃、CuO中的某几种物质组成的混合物粉末，某校化学课外小组取样品进行了如下实验：

（1）可以确定该样品中一定存在C，CuO（填化学式）．
（2）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为C+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O．
（3）向Y溶液和固体混合物中通入过量的Cl₂，并不断搅拌，充分反应后，则溶液中的阳离子是H⁺、Fe³⁺、Cu²⁺．

Answer 1

分析 （1）能与Fe₂O₃、CuO、C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C单质发生氧化还原反应，浓硫酸被还原为SO₂，C被氧化为CO₂，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，盐溶液加入过量的铁粉，可以得到红色的固体，即为铜，据此圈定含有的物质；
（2）浓酸若为浓硫酸，其与样品中的C反应生成CO₂和SO₂，通入NaHCO₃溶液后SO₂被吸收，剩余CO₂；
（3）X溶液中加过量Fe粉，得Y溶液和两种固体（其中一种固体为红色的Cu，另一种为过量的Fe粉），这个过程发生了置换反应：Cu²⁺+Fe═Cu+Fe²⁺；再向Y溶液中通入过量Cl₂，则会发生反应：Cl₂+2Fe²⁺═2Cl^-+2Fe³⁺、2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺、Cl₂+H₂O=HCl+HClO．

解答 解：（1）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，盐溶液加入过量的铁粉，可以得到红色的固体，即为铜，据此得到该样品中一定存在C，CuO，故答案为：C，CuO；  
（2）浓酸若为浓硫酸，其与样品中的C反应生成CO₂和SO₂，通入NaHCO₃溶液后SO₂被吸收，剩余CO₂，反应I中能同时生成两种气体的化学方程式是：C+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，
故答案为：C+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；
（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，充分反应后，溶液中的阳离子是：Cu²⁺、Fe³⁺、H⁺（特别注意没有了Fe²⁺），
故答案为：Cu²⁺、Fe³⁺、H⁺．

点评 本题考查无机推断，主要涉及金属单质、金属氧化物、非金属单质的性质，题目综合性强，涉及知识面广，难度中等，注意掌握浓硫酸、浓硝酸的性质．