Question

某混合物X由A1₂O₃、Fe₂O₃、Cu、SiO₂中的一種或幾種物質(zhì)組成．進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)．

請(qǐng)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)方程式是

 

．
為進(jìn)一步確定上述混合物X的成分，另取9.4gX進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)．

（3）由Ⅲ可得出的結(jié)論為：

 

．
（4）步驟Ⅳ所得藍(lán)色溶液中陽(yáng)離子為

 

．
（5）原混合物中各成分的質(zhì)量之比是

 

．（不必化簡(jiǎn)）

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,物質(zhì)的檢驗(yàn)和鑒別的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：9.4gX和過(guò)量鹽酸反應(yīng)生成藍(lán)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(jià)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；
9.4gX與過(guò)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(guò)量的鹽酸反應(yīng)得到藍(lán)色溶液，藍(lán)色溶液中存在銅離子，發(fā)生了反應(yīng)：Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、Cu+2Fe³⁺═2Fe²⁺+Cu²⁺，F(xiàn)e³⁺，說(shuō)明溶液中一定存在Fe²⁺、H⁺、Cu²⁺，1.92g固體為銅，所以沒(méi)有Fe³⁺；
以此來(lái)解答．

解答： 解：9.4gX和過(guò)量鹽酸反應(yīng)生成藍(lán)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(jià)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；
9.4gX與過(guò)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(guò)量的鹽酸反應(yīng)得到藍(lán)色溶液，藍(lán)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(shuō)明溶液中一定存在Fe₂O₃，則1.92g固體為銅，
（1）通過(guò)以上分析可知X中一定存在的是Cu、Fe₂O₃、SiO₂；Fe₂0₃能與鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵，離子方程式：Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O，銅能與三價(jià)鐵離子反應(yīng)，離子方程式：Cu+2Fe³⁺═2Fe²⁺+Cu²⁺；
故答案為：Cu、Fe₂O₃、SiO₂；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(gè)流程可知二氧化硅的質(zhì)量為3.0g，第二個(gè)流程中9.4gX與過(guò)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(méi)有Al₂O₃，
故答案為：混合物X中無(wú)A1₂O₃；
（4）6.4g固體與過(guò)量的鹽酸反應(yīng)得到藍(lán)色溶液，藍(lán)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(shuō)明溶液中一定存在Fe²⁺、H⁺、Cu²⁺，1.92g固體為銅，所以沒(méi)有Fe³⁺；
故答案為：Fe²⁺、H⁺、Cu²⁺；
（5）通過(guò)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(diǎn)評(píng)：本題考查物質(zhì)的分離、提純的基本方法選擇與應(yīng)用，題目難度中等，注意掌握檢驗(yàn)未知物的采用方法，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(jì)算出銅和氧化鐵的質(zhì)量．