Question

某固体混合物X可能由Na₂O₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、Cu、SiO₂中的一种或几种物质组成．为确定X的成分，进行了如下三个试验．分析并回答下列问题：

（1）由试验①可得出的结论为：______．
（2）步骤Ⅰ所发生反应的离子方程式为：______，______．反应Ⅱ涉及固体质量变化的化学方程式为：______．
（3）由步骤Ⅲ可得出的结论为：______．
（4）步骤Ⅳ所得蓝色溶液中阳离子为______．
（5）原混合物中各成分的质量之比是______．（不必简化）

Answer 1

解：（1）过氧化钠会和水发生反应生成氢氧化钠和氧气，会导致质量变化，故答案为：混合物X中无Na₂O₂；
（2）X和过量盐酸反应生成蓝色溶液，所以是铜离子的颜色，但是金属Cu和盐酸不反应，所以一定含有氧化铁，和盐酸反应生成的三价铁离子可以和金属铜反应，二氧化硅可以和氢氧化钠反应，4.92g固体和氢氧化钠反应后，固体质量减少了3.0g，所以该固体为二氧化硅，质量为3.0g，涉及的反应有：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；Cu+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Cu²⁺；
SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O，
故答案为：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；Cu+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Cu²⁺；SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O；
（3）根据②4.92g固体和氢氧化钠反应后，固体质量减少了3g，所以该固体为二氧化硅且质量为3.0g，根据③9.4gX和过量的氢氧化钠反应，固体质量变为6.4g，所以固体只有二氧化硅，一定没有氧化铝，故答案为：混合物X中无Al₂O₃；
（4）根据上面两题可以知道，X中含有二氧化硅、氧化铁和金属铜，加入过量的氢氧化钠，得到的6.4g固体为金属铜和氧化铁的混合物，加入过量的盐酸，发生反应：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Cu+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Cu²⁺，
所以溶液中含有的离子为H⁺、Cu²⁺、Fe²⁺，故答案为：H⁺、Cu²⁺、Fe²⁺；
（5）根据③，设氧化铁的物质的量是x，金属铜的物质的量是y，则根据反应：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；
Cu+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Cu²⁺得出：Fe₂O₃～2Fe³⁺～Cu，则160x+64y=6.4，64y-64x=1.92，解得x=0.02mol，y=0.05mol，
所以氧化铁的质量为0.02mol×160g/mol=3.2g，金属铜的质量为：0.05mol×64g/mol=3.2g．
即m（Fe₂O₃）：m（Cu）：m（SiO₂）=3.2：3.2：3.0，故答案为：m（Fe₂O₃）：m（Cu）：m（SiO₂）=3.2：3.2：3.0．
分析：（1）根据过量盐酸溶解前后固体质量变化来回答；
（2）蓝色溶液是铜离子的颜色，根据金属Cu和盐酸不反应，氧化铁能和盐酸反应生成三价铁离子，三价铁离子可以和金属铜反应，据此来回答；
（3）根据固体和过量氢氧化钠反应后质量减少量结合步骤②来回答；
（4）根据溶液中所发生的反应以及各个物质的量的多少来确定离子的组成；
（5）根据化学方程式结合题干中各个物质的质量变化情况进行计算．
点评：本题是一道物质的组成的确定的题目，注意物质的性质以及化学方程式的计算知识，属于综合知识的考查，难度大．