Question

有難溶于水的粉末狀固體樣品，可能含Al、Fe2O3、Cu2O、SiO2、Fe3O4中的一種或幾種。研究小組通過實驗確定樣品的成分。

查閱資料知：Cu2O + 2H+ = Cu + Cu2+ + H2O；

部分氫氧化物在溶液中沉淀的pH見下表：

物質	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Cu(OH)2
開始沉淀的pH	1.8	6.3	5.2
完全沉淀的pH	3.0	8.3	6.7

 

 

 

 

注：金屬離子的起始濃度為0.1 mol·L-1 實驗步驟：

Ⅰ．取一定量樣品于燒杯中，加足量NaOH溶液，有氣體產生，過濾得固體A和無色溶液B；

Ⅱ．向B中加入稀硫酸，出現(xiàn)白色沉淀，繼續(xù)滴加稀硫酸至過量，白色沉淀完全溶解；

Ⅲ．向A中加入足量稀硫酸并微熱，固體完全溶解，得溶液C；

Ⅳ．向C中加入NaClO，調節(jié)溶液的pH至4～5，產生紅褐色沉淀，過濾得到藍綠色溶液D；

Ⅴ．向D中加入NaOH，調節(jié)溶液的pH到7～8，產生藍色絮狀沉淀。

請回答下列問題。

（1）Ⅰ中產生氣體的離子方程式為 。

（2）由Ⅰ、Ⅱ知，原樣品中一定不存在的物質是 。

（3）溶液C中除H+、Cu2+外一定還含有另一種陽離子；為驗證溶液C中存在該陽離子，可選用的試劑及對應的現(xiàn)象是 。

（4）Ⅳ中加NaClO的目的是 。

（5）將Ⅳ中得到的溶液D電解，若電路中有0.1mol電子通過，則理論上陰極質量增重 g。

（6）由上述實驗可以獲得結論：原樣品所有可能的成分組合為組合1： ；組合2：

；……（用化學式表示）

 

Answer 1

（1）2Al+2OH－+2H2O === 2AlO2－+3H2↑（2）SiO2

（3）Fe2+；向待測液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，出現(xiàn)藍色沉淀（或向酸性KMnO4溶液中滴加待測液，褪色。此處不能選KSCN和氯水，因為不確定溶液中是否存在Fe3＋）

（4）將Fe2+氧化成Fe3+，增大溶液的pH使Fe3+生成Fe(OH)3沉淀。

（5）3.2

（6）組合1：Al、Fe2O3、Cu2O；2：Al、Cu2O、Fe3O4；3：Al、Fe2O3、Cu2O、Fe3O4。

【解析】

試題分析：（1）取一定量樣品于燒杯中，加足量NaOH溶液，有氣體產生，過濾得固體A和無色溶液B，說明樣品含有Al，則Ⅰ中產生氣體的離子方程式為：2Al+2OH－+2H2O === 2AlO2－+3H2↑。

（2）加足量NaOH溶液，得無色溶液B，如果含有SiO2，與NaOH反應生成Na2SiO3，向B中加入稀硫酸，出現(xiàn)白色沉淀，生成H2SiO3，H2SiO3不溶于硫酸，沉淀不能完全溶解，所以原樣品一定不含SiO2。

（3）過濾得到藍綠色溶液D，說明原樣品含有Cu2O，Cu2O與稀硫酸反應生成Cu和Cu2+，Cu能把Fe3+還原為Fe2+，所以溶液C一定還含有Fe2+；檢驗Fe2+的試劑及對應現(xiàn)象為：向待測液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，出現(xiàn)藍色沉淀，或向酸性KMnO4溶液中滴加待測液，褪色。

（4）溶液C中含有Fe2+，所以Ⅳ中加NaClO的目的是：將Fe2+氧化成Fe3+，增大溶液的pH使Fe3+生成Fe(OH)3沉淀。

（5）溶液D為CuSO4溶液，電解時陰極方程式為：Cu2++2e?=Cu，則n（Cu）=1/2n（e?）=1/2×0.1mol=0.05mol，所以陰極增加的質量等于Cu的質量：0.05mol×64g/mol=3.2g。

（6）根據上述推斷，原樣品一定含有Al、Cu2O，可能含有Fe2O3或Fe3O4，所以原樣品所有可能的成分組合為組合1：Al、Fe2O3、Cu2O；2：Al、Cu2O、Fe3O4；3：Al、Fe2O3、Cu2O、Fe3O4。

考點：本題考查無機物的推斷、離子的檢驗、離子方程式的書寫、電解的計算。