Question

10．某難溶于水的化合物粉末中除含有炭粉外，還可能含有鐵、鋁的單質和它們的某一種氧化物．某校實驗小組通過實驗確定該混合物粉末的成分．
實驗步驟：
①取m g固體粉末于一燒杯中，加入足量NaOH稀溶液，有氣體放出，過濾得到固體A和無色溶液B；
②將①中所得固體A洗滌后分成兩份．一份加入CuSO₄溶液，無明顯變化；另一份加入足量稀硫酸，過濾得到固體C和棕黃色溶液D．
請回答下列問題：
（1）寫出步驟①中發(fā)生反應的離子方程式2Al+2OH^-+6H₂O=2[Al（OH）₄]^-+3H₂↑．
（2）固體C的一種氧化物與過氧化鈉發(fā)生反應的化學方程式為2CO₂+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂．
（3）向棕黃色溶液D中加入鐵粉，發(fā)生反應的離子方程式為2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺．
（4）由上述實驗可以得出結論：混合物粉末中一定含有碳和Al（填化學式，下同），含鐵元素的物質可能是Fe₂O₃或Fe₃O₄．若要確定含鐵元素的物質，還需要進行一步實驗，該實驗方法為取少量酸性KMnO₄溶液于試管中，加入少量棕黃色溶液D，若紫色溶液退色，則說明原混合物含有Fe₃O₄；若紫色溶液不退色，則說明原混合物中含有Fe₂O₃．

Answer 1

分析 ①固體粉末于一個燒杯中，加入足量NaOH稀溶液，有氣體產生，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為NaAlO₂溶液；
②將①中所得固體A洗滌后分成兩份．一份加入CuSO₄溶液，無明顯變化，證明一定無金屬鐵，另一份加入足量稀硫酸，過濾得到固體C和棕黃色溶液D．推斷固體C為碳粉，棕黃色溶液D為硫酸鐵溶液，證明一定含有氧化鐵或四氧化三鐵；
綜上所述：混合粉末中 一定含有鋁、碳、鐵的氧化物；一定不含鐵；依據推斷出的物質分析回答；
（1）①反應的離子方程式是鋁和氫氧化鈉溶液的反應生成偏鋁酸鈉和氫氣；
（2）固體C的一種氧化物與過氧化鈉發(fā)生反應是二氧化碳和過氧化鈉反應生成碳酸鈉和氧氣；
（3）反應是鐵和鐵離子反應生成亞鐵離子；
（4）由上述實驗可以獲得結論，混合物粉末中一定含有碳和鋁，鐵的氧化物可以是氧化鐵或四氧化三鐵，若要確定含鐵元素的物質，需要加酸溶解，利用亞鐵離子具有還原性，使高錳酸鉀溶液褪色設計實驗驗證．

解答 解：某難溶于水的混合粉末中除含有炭粉外，還可能含有鐵、鋁的單質和它們的某一種氧化物．
①固體粉末于一個燒杯中，加入足量NaOH稀溶液，有氣體產生，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為NaAlO₂溶液；
②將①中所得固體A洗滌后分成兩份．一份加入CuSO₄溶液，無明顯變化，證明一定無金屬鐵，另一份加入足量稀硫酸，過濾得到固體C和棕黃色溶液D．推斷固體C為碳粉，棕黃色溶液D為硫酸鐵溶液，證明一定含有氧化鐵或四氧化三鐵；推斷為：混合粉末中一定含有鋁、碳、鐵的氧化物；一定不含鐵；
（1）①反應的離子方程式是鋁和氫氧化鈉溶液的反應，離子方程式為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（2）固體C的一種氧化物與過氧化鈉發(fā)生反應是二氧化碳和過氧化鈉反應生成碳酸鈉和氧氣，反應的化學方程式為；2CO₂+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂，
故答案為：2CO₂+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂；
（3）向棕黃色溶液D（Fe₂（SO₄）₃）中加入鐵粉反應的離子方程式為：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；故答案為：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；
（4）由上述實驗可以獲得結論，混合物粉末中一定含有碳和鋁，鐵的氧化物可以是氧化鐵或四氧化三鐵，若要確定含鐵元素的物質，還需進行一步實驗，該實驗方法為：取少量固體于試管中，加入稀硫酸浸溶，取上層溶液加入高猛酸鉀溶液，若褪色證明含四氧化三鐵，若不褪色證明不含四氧化三鐵；氧化物為氧化鐵；
故答案為：Al；Fe₂O₃；Fe₃O₄；取少量固體于試管中，加入稀硫酸浸溶，取上層溶液加入高猛酸鉀溶液，若褪色證明含四氧化三鐵，若不褪色證明不含四氧化三鐵，氧化物為氧化鐵．

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