题目内容

6．有难溶于水的粉末状固体样品，可能含Al、Fe2O3、Cu2O、SiO2、Fe3O4中的一种或几种．研究小组通过实验确定样品的成分．查阅资料知：Cu2O+2H+ Cu+Cu2++H2O；
实验步骤：
Ⅰ．取一定量样品于烧杯中，加足量NaOH溶液，有气体产生，过滤得固体A和无色溶液B；
Ⅱ．向B中加入稀硫酸，出现白色沉淀，继续滴加稀硫酸至过量，白色沉淀完全溶解；
Ⅲ．向A中加入足量稀硫酸并微热，固体完全溶解，得溶液C；
Ⅳ．向C中加入NaClO至溶液的pH为4～5，产生红褐色沉淀，过滤得到蓝绿色溶液D；
Ⅴ．向D中加入NaOH至溶液的pH为7～8，产生蓝色絮状沉淀．
请回答下列问题．
（1）Ⅰ中产生气体的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑．
（2）由Ⅰ、Ⅱ知，原样品中一定不存在的物质是SiO2．
（3）溶液C中除H+、Cu2+外一定还含有另一种阳离子，为验证存在该阳离子，可选用的试剂为K3[Fe（CN）6]溶液或酸性KMnO4溶液，对应的现象是向待测液中滴加K3[Fe（CN）6]溶液，出现蓝色沉淀（或向酸性KMnO4溶液中滴加待测液，褪色．此处不能选KSCN和氯水，因为不确定溶液中是否存在Fe3+）．
（4）Ⅳ中加NaClO的目的是将Fe2+氧化成Fe3+，增大溶液的pH使Fe3+生成Fe（OH）3沉淀．
（5）将Ⅳ中得到的溶液D电解，若电路中有0.1mol电子通过，则理论上阴极质量增重3.2g．
（6）由上述实验可以获得结论：原样品所有可能的成分组合为组合1：Al、Fe2O3、Cu2O；组合2：Al、Cu2O、Fe3O4；组合3：Al、Fe2O3、Cu2O、Fe3O4（用化学式表示）．

分析 Ⅰ．取一定量样品于烧杯中，加足量NaOH溶液，有气体产生，证明一定含有金属铝，过滤得到固体A和无色溶液B，溶液B一定含NaAlO2溶液；
Ⅱ．向B中加入稀硫酸，出现白色沉淀，继续滴加稀硫酸至过量，白色沉淀完全溶解，说明溶液B只有NaAlO2溶液，没有硅酸钠，则推断固体样品不含二氧化硅；
Ⅲ．因为Cu2O+2H+═Cu+Cu2++H2O，向A中加入足量稀硫酸并微热，完全溶解，则必定三价铁生成即Fe2O3或Fe3O4或Fe2O3和Fe3O4，将生成的单质铜氧化成铜离子而全部溶解，所以溶液C必定含过量的氢离子、二价铁、二价铜的混合溶液；
Ⅳ．向C中加入NaClO，将二价铁氧化成三价铁，调节溶液的pH至4～5，产生红褐色沉淀，过滤得到蓝绿色溶液D为二价铜的溶液；
Ⅴ．向D中加入NaOH，调节溶液的pH到7～8，产生蓝色絮状沉淀为氢氧化铜；
综上所述：固体样品中组成为组合1：Al、Fe2O3、Cu2O；组合2：Al、Cu2O、Fe3O4；组合3：Al、Fe2O3、Cu2O、Fe3O4．；一定不含SiO2；依据推断出的物质分析回答．

解答 解：（1）取一定量样品于烧杯中，加足量NaOH溶液，有气体产生，证明一定含有金属铝，方程式为：2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑，
故答案为：2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑；
（2）由Ⅱ向B中加入稀硫酸，出现白色沉淀，继续滴加稀硫酸至过量，白色沉淀完全溶解，说明溶液B只有NaAlO2溶液，没有硅酸钠，则推断固体样品不含二氧化硅；
故答案为：SiO2；
（3）因为Cu2O+2H+═Cu+Cu2++H2O，向A中加入足量稀硫酸并微热，完全溶解，则必定含Fe3O4与硫酸反应生成三价铁，将生成的单质铜氧化成铜离子而全部溶解，所以溶液C必定含过量的氢离子、二价铁、二价铜的混合溶液可能还含有三价铁；所以在含有三价铁的溶液中检验二价铁一般用K3[Fe（CN）6]溶液或酸性KMnO4溶液：向待测液中滴加K3[Fe（CN）6]溶液，出现蓝色沉淀，或向酸性KMnO4溶液中滴加待测液，褪色．此处不能选KSCN和氯水，因为不确定溶液中是否存在Fe3+），
故答案为：K3[Fe（CN）6]溶液或酸性KMnO4溶液；向待测液中滴加K3[Fe（CN）6]溶液，出现蓝色沉淀（或向酸性KMnO4溶液中滴加待测液，褪色．此处不能选KSCN和氯水，因为不确定溶液中是否存在Fe3+）；
（4）根据氢氧化物在溶液中沉淀的pH表，Ⅳ中加NaClO的目的是将Fe2+氧化成Fe3+，增大溶液的pH使Fe3+生成Fe（OH）3沉淀，
故答案为：将Fe2+氧化成Fe3+，增大溶液的pH使Fe3+生成Fe（OH）3沉淀；
（5）由于加入NaClO，将二价铁氧化成三价铁，调节溶液的pH至4～5，产生红褐色沉淀，过滤得到蓝绿色溶液D，所以D溶液中含有还原产物氯离子，根据电子守恒，电路中有0.1mol电子通过，则理论上阴极质量增重质量为：$\frac{0.1}{2}$×64=3.2g，
故答案为：3.2；
（6）根据以上分析可能的组合为：组合1：Al、Fe2O3、Cu2O；组合2：Al、Cu2O、Fe3O4；组合3：Al、Fe2O3、Cu2O、Fe3O4，
故答案为：Al、Fe2O3、Cu2O；Al、Cu2O、Fe3O4；Al、Fe2O3、Cu2O、Fe3O4．

点评 本题考查了了未知物的检验，题目难度中等，侧重考查物质检验的方法和现象应用、化学方程式的书写方法，物质检验的方案设计，明确常见物质的性质及检验方法为解答关键．

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