Question

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，无明显变化，说明样品中不含有的物质是（填写化学式）    ．
（2）Z为一种或两种气体：
①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是    ．
②若Z为两种气体的混合物，试剂a为适量水，则Z中两种气体的化学式是    ．
（3）向Y中通入过量氯气，并不断搅拌，充分反应后，溶液中的阳离子是（填写离子符号）    ．
（4）取Y中的溶液，调pH约为7，加入淀粉KI溶液和H₂O₂，溶液呈蓝色并有红褐色沉淀生成．当消耗2mol I^-时，共转移3mol电子，该反应的离子方程式是    ．
（5）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（各组合中的物质用化学式表示）    ．

Answer

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）无论加什么浓酸（硫酸和硝酸），溶液X中都可能含有Fe3+、Cu2+、Al3+三种金属阳离子．向溶液X中加入过量的NaOH溶液，可转化为Fe（OH）3和Cu（OH）2沉淀析出，如果有Al3+，则可转化为ALO2-离子，如果上层清液，通入CO2后，会发生反应，产生白色沉淀Al（OH）3．
（2）①若Z只为一种气体，试剂a为饱和NaHCO3溶液，则z为CO2，两种气体中一种与NaHCO3溶液生成CO2，应为SO2，则浓酸为浓硫酸．
②若Z为两种气体的混合物，试剂a为适量水，则其中一种为NO2，气体Z为NO、CO2化合物，则浓酸为浓硝酸．
（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，充分反应后，溶液中的阳离子是：Cu2+、Fe3+、H+
（4）取Y中的溶液，调pH约为7，加入淀粉KI溶液和H2O2，溶液呈蓝色并有红褐色沉淀生成．说明产物有I2和Fe（OH）3，H2O2作氧化剂，I-、Fe2+共同还原H2O2．当消耗2 mol I-时，共转移3 mol电子，转移3 mol电子其中2 mol 来自I-，令外1 mol电子来自Fe2+．即氧化的I-与Fe2+之比是2：1，需要H2O2再提供3mol电子．
（5）由前几问知，样品中一定没有Al，一定有CuO和C，不能确定是否有Fe和Fe2O3，加入足量稀硫酸后一定不产生Cu，那么排除Fe，Fe2O3有没有不一定．
【解析】
（1）无论加什么浓酸（硫酸和硝酸），溶液X中都可能含有Fe3+、Cu2+、Al3+三种金属阳离子．向溶液X中加入过量的NaOH溶液，可转化为Fe（OH）3和Cu（OH）2沉淀析出，如果有Al3+，则可转化为ALO2-离子，如果上层清液，通入CO2后，会发生反应AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-，产生白色沉淀Al（OH）3，所以，可以肯定溶液X中没有AlO2-，样品中没有
Al．
故答案为：Al．
（2）①若Z只为一种气体，试剂a为饱和NaHCO3溶液，则z为CO2，两种气体中一种与NaHCO3溶液生成CO2，应为SO2，则浓酸为浓硫酸．反应I中能同时生成两种气体的化学方程式是C+2H2SO4（浓）CO2↑+2SO2↑+2H2O．
故答案为：C+2H2SO4（浓）CO2↑+2SO2↑+2H2O．
②若Z为两种气体的混合物，试剂a为适量水，则其中一种为NO2，气体Z为NO、CO2化合物，则浓酸为浓硝酸．
故答案为：NO、CO2
（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+H2OH=Cl+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+．
（4）取Y中的溶液，调pH约为7，加入淀粉KI溶液和H2O2，溶液呈蓝色并有红褐色沉淀生成．I-、Fe2+共同还原H2O2．当消耗2 mol I-时，共转移3 mol电子，转移3 mol电子其中2 mol 来自I-，令外1 mol电子来自Fe2+．即氧化的I-与Fe2+之比是2：1，需要H2O2再提供3mol电子．这反应方程式：2Fe2++3H2O2+4I-=2Fe（OH）3↓+2I2．
故答案为：2Fe2++3H2O2+4I-=2Fe（OH）3↓+2I2． 
（5）根据前面分析可知，样品中一定没有Al，一定有CuO和C，不能确定是否有Fe和Fe2O3，加入足量稀硫酸后一定不产生
Cu，那么排除Fe，符合整个设问的组合只有两种为：CuO、C；CuO、C、Fe2O3．
故答案为：CuO、C；CuO、C、Fe2O3．