题目内容
某混合物X由A12O3、Fe2O3、Cu、SiO2中的一种或几种物质组成．进行如下实验．
请回答：
（1）由I可知X中一定存在的是 ，步骤I所发生反应的离子方程式为： 、 ．
（2）反应II的化学方程式是 ．
为进一步确定上述混合物X的成分，另取9.4gX进行如下实验．
（3）由Ⅲ可得出的结论为： ．
（4）步骤Ⅳ所得蓝色溶液中阳离子为 ．
（5）原混合物中各成分的质量之比是 ．（不必化简）
请回答：
（1）由I可知X中一定存在的是
（2）反应II的化学方程式是
为进一步确定上述混合物X的成分，另取9.4gX进行如下实验．
（3）由Ⅲ可得出的结论为：
（4）步骤Ⅳ所得蓝色溶液中阳离子为
（5）原混合物中各成分的质量之比是
考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,物质的检验和鉴别的实验方案设计
专题：实验设计题
分析：9.4gX和过量盐酸反应生成蓝色溶液，所以是铜离子的颜色，但是金属Cu和盐酸不反应，所以一定含有氧化铁，和盐酸反应生成的三价铁离子可以和金属铜反应，二氧化硅可以和氢氧化钠反应，4.92g固体和氢氧化钠反应后，固体质量减少了3.0g，所以该固体为二氧化硅，质量为3.0g，涉及的反应有：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O；Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+，SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，又Cu与NaOH不反应，1.92g固体只含Cu；
9.4gX与过量的氢氧化钠溶液反应后得到6.4g不溶物，固体部分溶解，原固体中至少含有Al2O3、SiO2的一种物质；6.4g固体与过量的盐酸反应得到蓝色溶液，蓝色溶液中存在铜离子，发生了反应：Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O、Cu+2Fe3+═2Fe2++Cu2+，Fe3+，说明溶液中一定存在Fe2+、H+、Cu2+，1.92g固体为铜，所以没有Fe3+；
以此来解答．
9.4gX与过量的氢氧化钠溶液反应后得到6.4g不溶物，固体部分溶解，原固体中至少含有Al2O3、SiO2的一种物质；6.4g固体与过量的盐酸反应得到蓝色溶液，蓝色溶液中存在铜离子，发生了反应：Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O、Cu+2Fe3+═2Fe2++Cu2+，Fe3+，说明溶液中一定存在Fe2+、H+、Cu2+，1.92g固体为铜，所以没有Fe3+；
以此来解答．
解答：
解：9.4gX和过量盐酸反应生成蓝色溶液，所以是铜离子的颜色，但是金属Cu和盐酸不反应，所以一定含有氧化铁，和盐酸反应生成的三价铁离子可以和金属铜反应，二氧化硅可以和氢氧化钠反应，4.92g固体和氢氧化钠反应后，固体质量减少了3.0g，所以该固体为二氧化硅，质量为3.0g，涉及的反应有：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O；Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+，SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，又Cu与NaOH不反应，1.92g固体只含Cu；
9.4gX与过量的氢氧化钠溶液反应后得到6.4g不溶物，固体部分溶解，原固体中至少含有Al2O3、SiO2的一种物质；6.4g固体与过量的盐酸反应得到蓝色溶液，蓝色溶液中存在铜离子，发生了反应：Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O、Cu+2Fe3+═2Fe2++Cu2+，说明溶液中一定存在Fe2O3，则1.92g固体为铜，
（1）通过以上分析可知X中一定存在的是Cu、Fe2O3、SiO2；Fe203能与盐酸反应生成氯化铁，离子方程式：Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O，铜能与三价铁离子反应，离子方程式：Cu+2Fe3+═2Fe2++Cu2+；
故答案为：Cu、Fe2O3、SiO2；Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O；Cu+2Fe3+═2Fe2++Cu2+；
（2）二氧化硅能与氢氧化钠反应生成硅酸钠，化学方程式是SiO2+2NaOH═Na2SiO3+H2O，故答案为：SiO2+2NaOH═Na2SiO3+H2O；
（3）由第一个流程可知二氧化硅的质量为3.0g，第二个流程中9.4gX与过量的氢氧化钠溶液反应后得到6.4g不溶物，固体质量减少3g，则原固体中只含有SiO2，没有Al2O3，
故答案为：混合物X中无A12O3；
（4）6.4g固体与过量的盐酸反应得到蓝色溶液，蓝色溶液中存在铜离子，发生了反应：Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O、Cu+2Fe3+═2Fe2++Cu2+，说明溶液中一定存在Fe2+、H+、Cu2+，1.92g固体为铜，所以没有Fe3+；
故答案为：Fe2+、H+、Cu2+；
（5）通过以上分析可知，二氧化硅质量为3.0g，则Fe2O3、Cu一共6.4g，设Fe2O3为xmol，Cu为ymol，
则160x+64y=6.4
Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O、Cu+2Fe3+═2Fe2++Cu2+，
xmol 2xmol xmol 2xmol
则反应剩余的Cu为：（y-x）mol×64g/mol=1.92g，
解得：x=0.02，y=0.05，
则Fe2O3的质量为0.02mol×160g/mol=3.2g，
Cu的质量为0.05mol×64g/mol=3.2g，
原混合物中各成分的质量之比m（Fe2O3）：m（Cu）：m（SiO2）=3.2：3.2：3.0；
故答案为：m（Fe2O3）：m（Cu）：m（SiO2）=3.2：3.2：3.0．
9.4gX与过量的氢氧化钠溶液反应后得到6.4g不溶物，固体部分溶解，原固体中至少含有Al2O3、SiO2的一种物质；6.4g固体与过量的盐酸反应得到蓝色溶液，蓝色溶液中存在铜离子，发生了反应：Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O、Cu+2Fe3+═2Fe2++Cu2+，说明溶液中一定存在Fe2O3，则1.92g固体为铜，
（1）通过以上分析可知X中一定存在的是Cu、Fe2O3、SiO2；Fe203能与盐酸反应生成氯化铁，离子方程式：Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O，铜能与三价铁离子反应，离子方程式：Cu+2Fe3+═2Fe2++Cu2+；
故答案为：Cu、Fe2O3、SiO2；Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O；Cu+2Fe3+═2Fe2++Cu2+；
（2）二氧化硅能与氢氧化钠反应生成硅酸钠，化学方程式是SiO2+2NaOH═Na2SiO3+H2O，故答案为：SiO2+2NaOH═Na2SiO3+H2O；
（3）由第一个流程可知二氧化硅的质量为3.0g，第二个流程中9.4gX与过量的氢氧化钠溶液反应后得到6.4g不溶物，固体质量减少3g，则原固体中只含有SiO2，没有Al2O3，
故答案为：混合物X中无A12O3；
（4）6.4g固体与过量的盐酸反应得到蓝色溶液，蓝色溶液中存在铜离子，发生了反应：Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O、Cu+2Fe3+═2Fe2++Cu2+，说明溶液中一定存在Fe2+、H+、Cu2+，1.92g固体为铜，所以没有Fe3+；
故答案为：Fe2+、H+、Cu2+；
（5）通过以上分析可知，二氧化硅质量为3.0g，则Fe2O3、Cu一共6.4g，设Fe2O3为xmol，Cu为ymol，
则160x+64y=6.4
Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O、Cu+2Fe3+═2Fe2++Cu2+，
xmol 2xmol xmol 2xmol
则反应剩余的Cu为：（y-x）mol×64g/mol=1.92g，
解得：x=0.02，y=0.05，
则Fe2O3的质量为0.02mol×160g/mol=3.2g，
Cu的质量为0.05mol×64g/mol=3.2g，
原混合物中各成分的质量之比m（Fe2O3）：m（Cu）：m（SiO2）=3.2：3.2：3.0；
故答案为：m（Fe2O3）：m（Cu）：m（SiO2）=3.2：3.2：3.0．
点评：本题考查物质的分离、提纯的基本方法选择与应用，题目难度中等，注意掌握检验未知物的采用方法，能够根据反应现象判断存在的物质，注意合理分析题中数据，根据题中数据及反应方程式计算出铜和氧化铁的质量．
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