Question

某混合物粉末可能含有Al、Fe、FeO、Al₂O₃，某研究小組在實驗室積極探究其組成．
（1）研究小組首先排除了含有單質Al的可能性，加入的試劑是

D

（填序號）
A．硫酸  B．鹽酸  C．氨水  D．氫氧化鈉溶液
證明不含單質鋁的現象是

無氣泡冒出

．
（2）該混合物的組成基本確定為Fe、FeO、Al₂O₃．請以上述粉末為樣品，驗證其組成．限選實驗儀器與試劑：燒杯、試管、玻璃棒、膠頭滴管、藥匙、過濾器；20%KSCN、3mol/LNaOH、3mol/L鹽酸、3% H₂O₂、3mol/LCuSO₄、蒸餾水．
根據你設計的實驗方案，在答題卡上按下表的格式寫出空白部分的實驗操作、預期現象和結論．

實驗操作	預期現象和結論
步驟1：取少量粉末于燒杯中，加入足量3mol/LNaOH溶液，充分攪拌，過濾，洗滌．	粉末減少，說明粉末可能含有Al2O3
步驟2：取少量步驟1的濾液于試管中，逐滴滴加3mol/L鹽酸至過量．	有白色沉淀產生然后沉淀又溶解 ， 說明粉末中含有Al2O3．
步驟3：將步驟1的濾渣轉移到燒杯B中，加入足量3mol/L CuSO4，充分攪拌，過濾，洗滌．	有紅色固體生成，說明粉末中含有 Fe ．
步驟4： 將步驟3的濾渣轉移到燒杯C中， 加入足量3mol/L鹽酸，靜置，取上層清液， 滴加適量的雙氧水，充分振蕩后滴加KSCN 溶液．	固體部分溶解，溶液變血紅色，說明粉 末中含有FeO

Answer 1

分析：（1）依據鋁是兩性元素能和強酸強堿反應，Fe是金屬單質不與堿反應、FeO是堿性氧化物不與堿反應、Al₂O₃是兩性氧化物可以和強酸強堿反應分析；
（2）依據實驗步驟結合氧化鋁的性質分析判斷，步驟1是為了證明三氧化二鋁存在的可能；步驟2在步驟1的濾液中逐滴加入鹽酸至過量根據現象來判斷三氧化二鋁的存在；步驟3加入硫酸銅溶液有紅色固體生成證明有銅生成，說明原物質含有鐵；步驟4是依據檢驗二價鐵離子的方法進行檢驗；

解答：解：（1）混合物粉末可能含有Al、Fe、FeO、Al₂O₃，排除含有單質Al的可能性，結合物質的性質可知，鋁是兩性元素可以和強酸、強堿反應生成氣體，Fe是金屬單質不與堿反應、FeO是堿性氧化物不與堿反應、Al₂O₃是兩性氧化物可以和強酸強堿反應但不會生成氣體，所以只有加入強堿才能排除鋁的存在；AB是酸可以和所有物質反應無法排除鋁的存在，C氨水不會和這幾種物質反應，D氫氧化鈉是強堿與鋁反應生成氫氣，證明不含鋁的現象是加入氫氧化鈉無氣體生成；
故答案為：D；無氣泡冒出；
（2）混合物的組成基本確定為Fe、FeO、Al₂O₃，檢驗各物質的存在是依據各物質的性質進行反應，利用產生的現象來進一步確認是否存在，按照步驟分析；
步驟1：取少量粉末于燒杯A中，加入足量3mol/LNaOH溶液，能反應的物質是A₂O₃+2NaOH=H₂O+2NaAlO₂，充分攪拌，過濾，洗滌．得到的濾液是NaAlO₂溶液，濾渣為Fe、FeO；可以初步確定含有三氧化二鋁；
步驟2取少量步驟1的濾液于試管中，逐滴滴加3mol/L鹽酸至過量，濾液中NaAlO₂會發生反應H₂O+AlO₂^-+H⁺=Al（OH）₃↓，繼續加入鹽酸沉淀會溶解Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O，所以現象是先生成白色沉淀然后沉淀又溶解；
步驟3將步驟1的濾渣為Fe、FeO轉移到燒杯B中，加入足量3mol/L CuSO₄，充分攪拌，過濾，洗滌．發現生成紅色的固體，說明生成了銅單質，所以證明濾渣中含有金屬Fe；
步驟4的目的是檢驗FeO的存在，結合所給的試劑和儀器可知，步驟要設計為，將步驟3的濾渣是銅和氧化亞鐵，轉移到燒杯C中，先用3mol/L 鹽酸溶解形成溶液中的亞鐵離子，靜置，取上層清液，滴加適量的氧化劑雙氧水，把亞鐵離子氧化為三價鐵離子，充分振蕩后滴加KSCN溶液．溶液變為血紅色，證明三價鐵的存在，即證明原濾渣中含有氧化亞鐵；
故答案為：
步驟2：有白色沉淀產生然后沉淀又溶解；
步驟3：有白色沉淀產生然后沉淀又溶解；
步驟4：Fe；
步驟4：將步驟3的濾渣轉移到燒杯C中，加入足量3mol/L 鹽酸靜置，取上層清液，滴加適量的雙氧水，充分振蕩后滴加KSCN溶液；固體部分溶解，溶液變血紅色，說明粉末中含有FeO；

點評：本題考查了鋁、鐵及其化合物的化學性質的應用，主要是各物質的特征性質的運用，離子檢驗的方法，實驗驗證的設計和描述．