Question

某化學(xué)興趣小組同學(xué)在實驗室找到一包“神秘的紅色粉末”，老師提示說該紅色粉末由Cu、Fe₂O₃二種固體中的一種或兩種組成．該小組同學(xué)在教師指導(dǎo)下探究其組成．請你參與探究過程并回答有關(guān)問題．
【猜想】紅色粉末可能的組成有：①只有Cu；②只有

 

；③是Cu、Fe₂O₃的混合物
【查閱資料】Cu在FeCl₃溶液中發(fā)生反應(yīng)：2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂
【探究過程】
（1）甲同學(xué)說如果結(jié)論是猜想①，粉末在空氣中加熱后顏色應(yīng)變?yōu)?div id="a0smq4e" class='quizPutTag' contenteditable='true'> 

色．如果結(jié)論為猜想②，粉末應(yīng)能與稀鹽酸發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)方程式為

 

．
（2）乙同學(xué)取少量紅色粉末于試管中，滴加足量稀鹽酸，振蕩后觀察，發(fā)現(xiàn)固體全部溶解．乙同學(xué)認(rèn)為可以排除猜想中的①和③，而丙同學(xué)認(rèn)為只能排除猜想①，你認(rèn)為

 

的觀點正確（填“乙”或“丙”）．
（3）丁同學(xué)為進一步確定紅色粉末的組成，取該粉末適量裝入硬質(zhì)玻璃管中，按如圖在通風(fēng)櫥中進行實驗．開始時緩緩?fù)ㄈ隒O氣體，過一段時間后再加熱使其充分反應(yīng)．待反應(yīng)完全后，停止加熱，仍繼續(xù)通CO氣體直至玻璃管冷卻．觀察發(fā)現(xiàn) 玻璃管中紅色粉末部分變黑，取反應(yīng)后粉末少量加入足量的稀鹽酸，發(fā)現(xiàn)有

 

產(chǎn)生，并且有

 

色粉末剩余．
【交流討論】
①在裝置A中先通CO氣體的作用是

 

．
②則A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
③戊同學(xué)指出：丁同學(xué)所用裝置雖能完成實驗，但明顯存在缺點，理由是

 

．

Answer 1

考點：實驗探究物質(zhì)的組成成分以及含量,一氧化碳的化學(xué)性質(zhì),酸的化學(xué)性質(zhì),書寫化學(xué)方程式、文字表達式、電離方程式

專題：科學(xué)探究

分析：本題是一道綜合性探究題，利用物質(zhì)的性質(zhì)不同設(shè)計實驗加以甄別，來探究紅色粉末的組成，先分別探究其中是否含有Fe（OH）₃、Cu等，逐步縮小范圍，然后再選擇適當(dāng)?shù)脑噭┖头椒ㄍㄟ^實驗探究確定其組成．
[提出猜想]紅色粉末可能是Fe₂O₃ 或Cu、Fe₂O₃的混合物，推測只有Fe₂O₃；
[實驗探究]
（1）考慮銅與氧氣反應(yīng)生成氧化銅，氧化鐵與稀鹽酸反應(yīng)進行回答；
（2）由“甲同學(xué)取少量紅色粉末于試管中，滴加足量稀鹽酸，振蕩后觀察，發(fā)現(xiàn)固體全部溶解”，且“氧化鐵在鹽酸中發(fā)生的反應(yīng)：Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O；銅與鹽酸不反應(yīng)；Cu在FeCl₃溶液中發(fā)生反應(yīng)：2FeCl₃+Cu═2FeCl₂+CuCl₂”可知不排除（3）．故推測丙觀點正確．
（3）考慮鐵和稀鹽酸的反應(yīng)，銅與鹽酸不反應(yīng)；
[交流討論]
①要考慮到CO具有可燃性，與玻璃管中的空氣混合受熱會發(fā)生爆炸，因此，應(yīng)先通CO排盡玻璃管中的空氣，然后再加熱．應(yīng)考慮到CO有毒，排放到空氣中會污染大氣，顯然，該裝置沒有對尾氣進行處理．
②寫出A裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式；
③一氧化碳是可燃性氣體，不純遇熱可能會發(fā)生爆炸現(xiàn)象，此氣體有毒，實驗中必須進行尾氣處理．

解答：解：
[提出猜想]紅色粉末可能的組成有：①只有Cu；②只有Fe₂O₃；③是Cu、Fe₂O₃的混合物．
[實驗探究]
（1）甲同學(xué)說如果結(jié)論是猜想①，因為銅與氧氣反應(yīng)生成氧化銅，所以粉末在空氣中加熱后顏色應(yīng)變?yōu)楹谏�．如果結(jié)論為猜想②，因為氧化鐵與稀鹽酸反應(yīng)，所以粉末應(yīng)能與稀鹽酸發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為為Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O．
（2）乙同學(xué)取少量紅色粉末于試管中，滴加足量稀鹽酸，振蕩后觀察，發(fā)現(xiàn)固體全部溶解．乙同學(xué)認(rèn)為可以排除猜想中的①和③，而丙同學(xué)認(rèn)為只能排除猜想①，根據(jù)“【查閱資料】Cu在FeCl₃溶液中發(fā)生反應(yīng)：2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂”，故丙的觀點正確．
（3）丁同學(xué)為進一步確定紅色粉末的組成，取該粉末適量裝入硬質(zhì)玻璃管中，按如圖在通風(fēng)櫥中進行實驗．開始時緩緩?fù)ㄈ隒O氣體，過一段時間后再加熱使其充分反應(yīng)．待反應(yīng)完全后，停止加熱，仍繼續(xù)通CO氣體直至玻璃管冷卻．觀察發(fā)現(xiàn)玻璃管中紅色粉末部分變黑，取反應(yīng)后粉末少量加入足量的稀鹽酸，發(fā)現(xiàn)有氣泡產(chǎn)生，并且有紅色粉末剩余．則說明是Cu、Fe₂O₃的混合物；
[交流討論]
①因為一氧化碳為可燃性氣體，不純則可能會爆炸，所以在裝置A中先通CO氣體的作用是排凈裝置中的空氣．
②則A中發(fā)生反應(yīng)為一氧化碳與氧化鐵的反應(yīng)，故其化學(xué)方程式為3CO+Fe₂O₃ 

高溫  .

2Fe+3CO₂．
③戊同學(xué)指出：丁同學(xué)所用裝置雖能完成實驗，但明顯存在缺點，理由是一氧化碳有毒，需要進行尾氣處理．B裝置后沒有連接尾氣處理裝置，加酒精燈點燃或用氣球回收．
故答案為：
【猜想】只有Fe₂O₃
【探究過程】（1）黑；Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O； （2）丙； （3）氣泡； 紅
【交流討論】①排凈裝置中的空氣（或防止CO和裝置中的空氣混合受熱發(fā)生爆炸）；Fe₂O₃+3CO

高溫  .

2Fe+3CO₂
③沒有連接尾氣處理裝置（或?qū)嶒炛形矚鉀]有處理，或?qū)嶒炛杏蠧O放出污染空氣）

點評：此類題目主要對煉鐵的實驗原理、實驗現(xiàn)象、操作步驟、尾氣處理、裝置連接及實驗分析與評價等方面進行考查．熟練掌握該實驗的反應(yīng)原理以及實驗注意事項是解決此類問題的關(guān)鍵．