Question

15．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：①Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O；②部分氫氧化物在溶液中沉淀的pH見表：

物質(zhì)	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0.1mol•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(chǎn)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(diào)節(jié)溶液的pH至4～5，產(chǎn)生紅褐色沉淀，過濾得到藍綠色溶液D；
Ⅴ．向D中加入NaOH，調(diào)節(jié)溶液的pH到7～8，產(chǎn)生藍色絮狀沉淀． 請回答下列問題．
（1）Ⅰ中產(chǎn)生氣體的離子方程式為2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑．
（2）由Ⅰ、Ⅱ知，原樣品中一定不存在的物質(zhì)是SiO₂．
（3）溶液C中除H⁺、Cu²⁺外一定還含有的陽離子是Fe²⁺；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)象是向酸性KMnO₄溶液中滴加待測液，褪色．
（4）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）由上述實驗可以獲得結(jié)論：原樣品所有可能的成分組合為組合1：Al、Fe₂O₃、Cu₂O；組合2：Al、Cu₂O、Fe₃O₄（Al、Fe₂O₃、Cu₂O、Fe₃O₄）； …（用化學式表示，空不夠可以補充．）

Answer 1

分析 Ⅰ．取一定量樣品于燒杯中，加足量NaOH溶液，有氣體產(chǎn)生，證明一定含有金屬鋁，過濾得到固體A和無色溶液B，溶液B一定含NaAlO₂溶液；
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，說明溶液B只有NaAlO₂溶液，沒有硅酸鈉，則推斷固體樣品不含二氧化硅；
Ⅲ．因為Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O，向A中加入足量稀硫酸并微熱，完全溶解，則必定三價鐵生成即Fe₂O₃或Fe₃O₄或Fe₂O₃和Fe₃O₄，將生成的單質(zhì)銅氧化成銅離子而全部溶解，所以溶液C必定含過量的氫離子、二價鐵、二價銅的混合溶液；
Ⅳ．向C中加入NaClO，將二價鐵氧化成三價鐵，調(diào)節(jié)溶液的pH至4～5，產(chǎn)生紅褐色沉淀，過濾得到藍綠色溶液D為二價銅的溶液；
Ⅴ．向D中加入NaOH，調(diào)節(jié)溶液的pH到7～8，產(chǎn)生藍色絮狀沉淀為氫氧化銅．
綜上所述：固體樣品中組成為組合1：Al、Fe₂O₃、Cu₂O；組合2：Al、Cu₂O、Fe₃O₄；組合3：Al、Fe₂O₃、Cu₂O、Fe₃O₄．；一定不含SiO₂；依據(jù)推斷出的物質(zhì)分析回答．

解答 解：（1）取一定量樣品于燒杯中，加足量NaOH溶液，有氣體產(chǎn)生，證明一定含有金屬鋁，方程式為：2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑，故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑；
（2）由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，說明溶液B只有NaAlO₂溶液，沒有硅酸鈉，則推斷固體樣品不含二氧化硅；
故答案為：SiO₂；
（3）因為Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O，向A中加入足量稀硫酸并微熱，完全溶解，則必定含F(xiàn)e₃O₄與硫酸反應生成三價鐵，將生成的單質(zhì)銅氧化成銅離子而全部溶解，所以溶液C必定含過量的氫離子、二價鐵、二價銅的混合溶液可能還含有三價鐵；所以在含有三價鐵的溶液中檢驗二價鐵一般用酸性KMnO₄溶液，看是否退色；故答案為：Fe²⁺；向酸性KMnO₄溶液中滴加待測液，褪色．
（4）根據(jù)氫氧化物在溶液中沉淀的pH表，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，故答案為：將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，增大溶液的pH使Fe³⁺生成Fe（OH）₃沉淀；
（5）根據(jù)以上分析可能的組合為：組合1：Al、Fe₂O₃、Cu₂O；組合2：Al、Cu₂O、Fe₃O₄；組合3：Al、Fe₂O₃、Cu₂O、Fe₃O₄．故答案為：Al、Fe₂O₃、Cu₂O；Al、Cu₂O、Fe₃O₄（Al、Fe₂O₃、Cu₂O、Fe₃O₄）．

點評 本題考查了物質(zhì)檢驗方法的應用，物質(zhì)性質(zhì)的分析判斷，主要是物質(zhì)檢驗的方法和現(xiàn)象應用，化學方程式的書寫方法，物質(zhì)檢驗的方案設計，題目難度中等．