。题中给出一些考生未学过的新知识,要求考生认真审题,读懂信息,联想已有的基础知识和基本技能,运用题示信息,分析推理,设计出简便的检验方案。

由题给信息可知,Cu2O是碱性氧化物,可溶于酸溶液:Cu2O+2H+=2Cu++H2O;而Cu+在酸溶液中不稳定,自身歧化成Cu2+和Cu。2Cu+=Cu2++Cu。题给试剂中,浓硫酸、浓硝酸、稀硝酸、FeCl3稀溶液均显酸性,且都能与Cu反应生成Cu2+,如果选用这些试剂,它们和样品反应后的溶液都呈蓝色(Cu2+),但分不清是与Cu还是与Cu2O反应产生的Cu2+,故无法确证样品中是否含有Cu2O。

根据以上分析,选用的试剂必须符合两个条件,一是呈酸性,二是不能与Cu反应。在题给试剂中只有稀硫酸符合。

答案:取少量待检样品放入稀硫酸,振荡,若溶液变为蓝色,说明样品中有Cu2O,若溶液不变色,说明产物中无Cu2O。

方法要领:如将稀硫酸换成浓硫酸、浓硝酸、稀硝酸、FeCl3溶液中任何一种,都会发生Cu-2e-=Cu2+。即使红色产物无Cu+也会产生蓝色溶液。导致题目错解。

要搞清pH的概念及pH试纸的使用范围。如用pH试纸测溶液的pH来判断(理由是:因pH变大,则有Cu2O,因为Cu2O与稀硫酸反应消耗了H+),不知道对本实验来说,溶液的pH变化用pH试纸是测不出的。

有些实验现象,用肉眼看不清的。如虽选用稀硫酸,没抓住解题关键,不是由溶液是否变蓝确认,而是想当然,看红色产物溶解情况,若部分溶解(因Cu不溶于稀硫酸,而Cu2O可溶),可知有Cu2O,甚至认为看有无Cu生成,若有Cu生成(因Cu+在酸溶液中分解成Cu2+和Cu),则有Cu2O。

例8试样X由氧化亚铁和氧化铜组成,取质量相等的两份试样按下图所示进行实验:(1997年全国高考题)

(1)请写出步骤③中所发生的全部反应的离子方程式。

(2)若全部的溶液Y和全部的粉末Z充分反应后,生成的不溶物W的质量是m,则每份试样X中氧化铜的质量为。(用m表示)

思路分析:根据题目的设定,先对溶液Y和粉末Z的组成作正确的判断。

①中FeO、CuO与盐酸反应式为:FeO+2HCl=FeCl2+H2OCuO+2HCl=CuCl2+H2O

②中试样在较高温度下与CO反应为:FeO+CO=Fe+CO2CuO+CO=Cu+CO2

由此可见,溶液Y与粉末Z混合就是FeCl2、CuCl2溶液、金属Fe、Cu以及过量盐酸的混合。在此混合物中,两种金属单质中只有Fe可分别与CuCl2溶液和HCl反应,离子方程式为:

Fe+Cu2+=Fe2++CuFe+2H+=Fe2++H2↑

③中反应后的溶液呈强酸性表明HCl剩余,可判断Fe已没有剩余;溶液中不含Cu2+意味着CuCl2已全部参加了与Fe的置换反应,不溶物W全部是Cu。它是由两份试样中的CuO转变而来。因此,一份试样中的CuO质量为

0.5m×(CuO/Cu)=0.5m×(80/64)=5m/8。

答案:(1)Fe+Cu2+=Fe2++CuFe+2H+=Fe2++H2↑(2)5m/8

方法要领:题目涉及到的化学基础知识有:金属氧化物跟酸的反应,CO的还原性,金属单质与盐溶液、非氧化性酸的置换反应,离子方程式的书写,有关的化学计算。其中,化学计算是通过填空的形式使那些只顾方法正确而忽视结果正确的考生得不到分数。

题目在叙述过程中设置了几个障碍点,它们是:

1.溶液Y和粉末Z经过反应③后所得溶液具有强酸性,会使判断力不强的考生不能由此对溶液中不含铁粉作出肯定的认定。

2.离子方程式历来是考试中的难点,在盐酸、氯化亚铁、氯化铜、金属铁和金属铜5种物质共存时,判断有关的离子反应并书写离子方程式。

3.m是全部不溶物的质量,试题要求回答的是每份试样中氧化铜的质量,这是一种具有较大迷惑性的设问,对考生的思维严密性是一种深刻的检验。如不能通过这种检验,会把答案错写成5m/4。

例9“卤块”的主要成分为MgCl2(含Fe2+、Fe3+、Mn2+等杂质离子),若以它为原料,按

如下工艺流程图,即可制得“轻质氧化镁”。(1997年高考试测题)

如果要求产品尽量不含杂质离子,而且成本较低。流程中所用试剂或pH控制可参考下列附表确定。

表1生成氢氧化物沉淀的pH

物质开始沉淀沉淀完全

Fe(OH)32.73.7

Fe(OH)27.69.6*

Mn(OH)28.39.8

Mg(OH)29.611.1

*Fe2+氢氧化物呈絮状,不易从溶液中除去,所以常将它氧化成为Fe3+,生成沉淀Fe(OH)3而除去。

表2工业品价格表

工业品规格价格(元/t)

漂液含NaClO25.2%450

过氧化氢30%2400

烧碱98%2100

纯碱99.5%600

卤块含MgCl230%310

请填写以下空白:

(1)在步骤②中加入的物质X,最佳选择应是,其作用是。

(2)在步骤③中加入的物质Y应是,之所以要控制pH=9.8的目的是。

(3)在步骤⑤时发生的化学反应方程式是:。

思路分析:题目给出了生产的工艺流程,也是为考生提供了解题线索。

为除去Fe2+、Fe3+、Mn2+等杂质离子,从表1可以看出,当加入烧碱控制在pH=9.8时即可达到目的。此时Mg2+离子也会因生成部分Mg(OH)2而进入沉淀中,但由于卤块价格低廉,这点不可避免的损失还是可以承受的,其结果是保证了产品的纯度.。

为将Fe2+氧化成Fe3+离子,有两种氧化剂可以采用,即漂液和过氧化氢。从表2中的价格可看出,前者比后者便宜得多,应选用漂液。

从氯化镁制成氧化镁,有两条反应路线:

其一,烧碱路线:

MgCl2Mg(OH)2MgO

其二,纯碱路线:

MgCl2MgCO3MgO

烧碱比纯碱价格昂贵,生成的中间产物氢氧化镁是胶状沉淀会造成过滤困难,更重要的是反应过程中不能进行轻化处理,因而只能得重质氧化镁。由此而见,烧碱路线应当摒弃。

纯碱价格较低,生成的中间产物碳酸镁呈粗颗粒状,易过滤,碳酸镁在水中经一定时间的加热会有部分因水解形成了二氧化碳:

MgCO3+H2O=Mg(OH)2↓+CO2↑

由于气体二氧化碳的产生,使沉淀变为疏松,灼烧沉淀后得到的是轻质氧化镁。

答案:(1)漂液使Fe2+氧化成为Fe3+(2)烧碱使除Mg2+以外的各种杂质金属离子都生成氢氧化物沉淀以便过滤除去。(3)MgCO3+H2O=Mg(OH)2↓+CO2↑

方法要领:试题强调了生产中的经济效益,其立意指向了化学学习中的价值观,将经济价值观与化学反应的选择结合在一起考查了考生的评价能力,这是一种对思维作较深刻的考查,也是适应商品经济大背景下的对学生综合能力的培养和测试。

解题中善于应用数据来判断问题、解决问题,善于调取已形成的知识网络,把在暂时硬水软化中学到的知识迁移到轻质氧化镁的生产里来。

解题中防止:步骤②误选过氧化氢。根据是过氧化氢不会引入“杂质离子”,因为在步骤⑤中,我们只需沉淀物,把滤液弃去,因而钠离子和氯离子不会进入产物,步骤③误选为纯碱。根据是纯碱比烧碱便宜得多,如果将步骤③中的Y改成纯碱,由于纯碱的碱性明显小于烧碱,要使pH升高到9.8必须加大纯碱的用量,就会形成碳酸盐沉淀,而表中无碳酸盐溶解度资料,无法判断除杂的效果,而且碳酸根离子用量增大,可导致生成碳酸镁沉淀,所以加入氢氧化钠为宜

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