Question

有难溶于水的粉末状固体样品，可能含有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】① Cu₂O + 2H⁺ = Cu + Cu²⁺ + H₂O； 

② 部分氢氧化物在溶液中沉淀的pH见下表：

物质	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Cu(OH)2
开始沉淀的pH	1．8	6．3	5．2
完全沉淀的pH	3．0	8．3	6．7

【注】金属离子的起始浓度为0．1 mol·L^-1 

【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，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；

Ⅴ．向D中加入NaOH，调节溶液的pH到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                               ．

（2）由Ⅰ、Ⅱ知，原样品中一定不存在的物质是             ．

（3）溶液C中除H⁺、Cu²⁺外一定还含有的阳离子是                ．

（4）Ⅳ中加NaClO的目的是                                  ．

（5）将Ⅳ中得到的溶液D电解，阳极的电极反应式为                      ；若电路中有0．1mol电子通过，则理论上阴极质量增重        g．

（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为                          

                                                                   (用化学式表示)．

Answer

（1）2Al+2OH－ +2H2O = 2AlO2－ +3H2↑．（2）SiO2．（3）Fe2+．（4）将Fe2+氧化成Fe3+，增大溶液的pH使Fe3+生成Fe(OH)3沉淀．（5）2Cl－ - 2e－ = Cl2↑；3．2．（6）组合1：Al、Fe2O3、Cu2O；组合2：Al、Cu2O、Fe3O4；组合3：Al、Fe2O3、Cu2O、Fe3O4．

【解析】

试题分析：（1）样品加足量NaOH溶液，有气体产生，Al、Fe2O3、Cu2O、SiO2、Fe3O4中只有铝与NaOH溶液反应生成气体，离子方程式为：2Al+2OH－ +2H2O = 2AlO2－ +3H2↑．（2）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；如果含SiO2，Ⅰ中生成硅酸钠，Ⅱ中生成硅酸沉淀，所以原样品中一定不存在的物质是SiO2 ．（3）向C中加入NaClO，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，说明A中一定含Cu2O，由于Cu2O + 2H+ = Cu + Cu2+ + H2O，Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+，溶液C中除H+、Cu2+外一定还含有的阳离子是Fe2+．（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）Ⅳ得到的溶液中有NaClO还原得到的氯离子，电解时阳极的电极反应式为2Cl－ - 2e－ = Cl2↑；阴极的电极反应式为Cu2++2e-=Cu，若电路中有0．1mol电子通过，则理论上阴极质量增重0．1mol×0．5×64g/mol=3．2g．（6）综合以上分析可知原样品中一定不含SiO2，一定含有Al和Cu2O，Fe2O3和Fe3O4至少含有一种，所以原样品所有可能的成分组合为组合为组合1：Al、Fe2O3、Cu2O；组合2：Al、Cu2O、Fe3O4；组合3：Al、Fe2O3、Cu2O、Fe3O4．

考点：实验设计，物质检验．