Question

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：

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           ；为验证溶液C中存在该阳离子，可选用的试剂及对应的现象是                。

（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1：        ；组合2：                ；……（用化学式表示）

Answer

（1）2Al+2OH－+2H2O = 2AlO2－+3H2↑

（2）SiO2

（3）Fe2+；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）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）所给物质中只有铝能和氢氧化钠反应生成气体，所以肯定有铝，方程式为：2Al+2OH－+2H2O = 2AlO2－+3H2↑。（2）二氧化硅能和氢氧化钠反应生成硅酸钠溶液，加入硫酸会产生白色沉淀，而题目中加入硫酸后沉淀能全部溶解，说明原固体中没有SiO2。（3）C中加入次氯酸钠后有红褐色沉淀，说明原溶液中有亚铁离子被次氯酸钠氧化后生成的，检验亚铁离子可以利用亚铁离子和K3[Fe(CN)6]反应生成特征的蓝色沉淀或利用亚铁离子能是酸性高锰酸钾溶液褪色的性质。此处不能选KSCN和氯水，因为不确定溶液中是否存在Fe3＋）。（4）加入次氯酸钠是为了将Fe2+氧化成Fe3+，增大溶液的pH使Fe3+生成Fe(OH)3沉淀。

（5）D的溶液为氯化铜，电解时阳极是氯离子失去电子，电极反应为：2Cl－- 2e－ = Cl2↑；阴极是铜离子得到电子生成铜，每有2摩尔电子转移生成1摩尔铜，所以当有0.1摩尔电子转移，生成的铜为0.05摩尔，其质量为3.2克。（6）根据以上分析，原物质中有铝和氧化亚铜，氧化铁或四氧化三铁或氧化铁和四氧化三铁都存在。

考点：金属及其化合物的性质