Question

某混合物X由Al₂O₃、Fe₂O₃、Cu、SiO₂中的一種或幾種物質(zhì)組成．進行如下實驗（圖1），請回答：

（1）由Ⅰ可知X中一定存在的是

 

，步驟Ⅰ所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：

 

、

 

（2）反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式為

 

為進一步確定上述混合物X的成分，另取9.4gX進行如下實驗（圖2）
（3）由Ⅲ可得出的結(jié)論為：

 

（4）步驟Ⅳ所得藍色溶液中陽離子為：

 

（5）原混合物中各成分的質(zhì)量比為：

 

（不必化簡）．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,離子方程式的書寫,物質(zhì)的檢驗和鑒別的實驗方案設(shè)計

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：由圖1可知，9.4gX和過量鹽酸反應(yīng)生成藍色溶液，所以是銅離子的顏色，但是金屬Cu和鹽酸不反應(yīng)，所以一定含有氧化鐵，和鹽酸反應(yīng)生成的三價鐵離子可以和金屬銅反應(yīng)，二氧化硅可以和氫氧化鈉反應(yīng)，4.92g固體和氫氧化鈉反應(yīng)后，固體質(zhì)量減少了3.0g，所以該固體為二氧化硅，質(zhì)量為3.0g，涉及的反應(yīng)有：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Cu+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Cu²⁺、SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O，又Cu與NaOH不反應(yīng)，1.92g固體只含Cu；
由圖2可知，9.4gX與過量的氫氧化鈉溶液反應(yīng)后得到6.4g不溶物，固體部分溶解，原固體中至少含有Al₂O₃、SiO₂的一種物質(zhì)；6.4g固體與過量的鹽酸反應(yīng)得到藍色溶液，藍色溶液中存在銅離子，發(fā)生了反應(yīng)：Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、Cu+2Fe³⁺═2Fe²⁺+Cu²⁺，說明溶液中一定存在Fe²⁺、H⁺、Cu²⁺，1.92g固體為銅，所以沒有Fe³⁺，以此來解答．

解答： 解：由圖1可知，9.4gX和過量鹽酸反應(yīng)生成藍色溶液，所以是銅離子的顏色，但是金屬Cu和鹽酸不反應(yīng)，所以一定含有氧化鐵，和鹽酸反應(yīng)生成的三價鐵離子可以和金屬銅反應(yīng)，二氧化硅可以和氫氧化鈉反應(yīng)，4.92g固體和氫氧化鈉反應(yīng)后，固體質(zhì)量減少了3.0g，所以該固體為二氧化硅，質(zhì)量為3.0g，涉及的反應(yīng)有：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Cu+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Cu²⁺、SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O，又Cu與NaOH不反應(yīng)，1.92g固體只含Cu；
由圖2可知，9.4gX與過量的氫氧化鈉溶液反應(yīng)后得到6.4g不溶物，固體部分溶解，原固體中至少含有Al₂O₃、SiO₂的一種物質(zhì)；6.4g固體與過量的鹽酸反應(yīng)得到藍色溶液，藍色溶液中存在銅離子，發(fā)生了反應(yīng)：Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、Cu+2Fe³⁺═2Fe²⁺+Cu²⁺，說明溶液中一定存在Fe²⁺、H⁺、Cu²⁺，1.92g固體為銅，所以沒有Fe³⁺，
（1）由I可知X中一定存在的是Cu、Fe₂O₃，F(xiàn)e₂0₃能與鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵，銅能與三價鐵離子反應(yīng)，離子方程式分別為Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、Cu+2Fe³⁺═2Fe²⁺+Cu²⁺，故答案為：Cu、Fe₂O₃；Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O；Cu+2Fe³⁺═2Fe²⁺+Cu²⁺；
（2）二氧化硅能與氫氧化鈉反應(yīng)生成硅酸鈉，化學(xué)方程式是SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂O，故答案為：SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂O；
（3）由第一個流程可知二氧化硅的質(zhì)量為3.0g，第二個流程中9.4gX與過量的氫氧化鈉溶液反應(yīng)后得到6.4g不溶物，固體質(zhì)量減少3g，則原固體中只含有SiO₂，沒有Al₂O₃，
故答案為：混合物X中無A1₂O₃；
（4）6.4g固體與過量的鹽酸反應(yīng)得到藍色溶液，藍色溶液中存在銅離子，發(fā)生了反應(yīng)：Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、Cu+2Fe³⁺═2Fe²⁺+Cu²⁺，說明溶液中一定存在Fe²⁺、H⁺、Cu²⁺，1.92g固體為銅，所以沒有Fe³⁺；
故答案為：Fe²⁺、H⁺、Cu²⁺；
（5）通過以上分析可知，二氧化硅質(zhì)量為3.0g，則Fe₂O₃、Cu一共6.4g，設(shè)Fe₂O₃為xmol，Cu為ymol，
則160x+64y=6.4
Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、Cu+2Fe³⁺═2Fe²⁺+Cu²⁺，
xmol 2xmol xmol 2xmol
則反應(yīng)剩余的Cu為：（y-x）mol×64g/mol=1.92g，
解得：x=0.02，y=0.05，
則Fe₂O₃的質(zhì)量為0.02mol×160g/mol=3.2g，
Cu的質(zhì)量為0.05mol×64g/mol=3.2g，
原混合物中各成分的質(zhì)量之比m（Fe₂O₃）：m（Cu）：m（SiO₂）=3.2：3.2：3.0；
故答案為：m（Fe₂O₃）：m（Cu）：m（SiO₂）=3.2：3.2：3.0．

點評：本題考查物質(zhì)分離提純的綜合應(yīng)用，側(cè)重于學(xué)生的分析和實驗?zāi)芰Φ目疾椋瑸楦呖汲Ｒ婎}型和高頻考點，注意掌握檢驗未知物的常用方法，能夠根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象判斷存在的物質(zhì)，注意合理分析題中數(shù)據(jù)，根據(jù)題中數(shù)據(jù)及反應(yīng)方程式計算出銅和氧化鐵的質(zhì)量，題目難度中等．