Question

（2012?青島模擬）現(xiàn)有一包干燥的紅色粉末，它是由Cu、Fe₂O₃二種固體中的一種或兩種組成，某化學興趣小組對這包紅色粉末的組成進行探究．請你參與并回答有關問題．
查閱資料：Cu在FeCl₃溶液中發(fā)生反應：2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂
（1）甲同學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．甲同學認為紅色粉末中只有Fe₂O₃，而乙同學認為可能只有Fe₂O₃也可能是Cu、Fe₂O₃的混合物，你認為

乙

的觀點正確（填“甲”或“乙”）．
（2）丙同學為進一步確定紅色粉末的組成，稱取該粉末10.0g裝入硬質(zhì)玻璃管中，按如圖在通風櫥中進行實驗．開始時緩緩通入CO氣體，過一段時間后再加熱使其充分反應．待反應完全后，停止加熱，仍繼續(xù)通CO氣體直至玻璃管冷卻．反應前后稱量相關裝置和物質(zhì)的總質(zhì)量，記錄兩組數(shù)據(jù)如下表：

	反應前	反應后
Ⅰ 組	玻璃管和紅色粉末的總質(zhì)量為37g	玻璃管和固體物質(zhì)的總質(zhì)量為34.6g
Ⅱ 組	洗氣瓶B和所盛溶液的總質(zhì)量為180.0g	洗氣瓶B和瓶中物質(zhì)的總質(zhì)量為181.1g

①由上表的數(shù)據(jù)可分析出，反應后硬質(zhì)玻璃管及所盛固體總質(zhì)量減少的是

氧化鐵中氧元素

的質(zhì)量．實驗中觀察到A裝置中的現(xiàn)象為

紅色粉末變黑

．
②應該選擇

Ⅰ

組的實驗數(shù)據(jù)計算來確定紅色粉末的組成．請你計算反應后固體中鐵粉的質(zhì)量 （ 寫出計算過程 ）最終計算結(jié)果表明：該紅色粉末的組成是

Cu、Fe₂O₃

（3）①為了防止溶液倒吸，請判斷本實驗停止加熱前是否需要先斷開A和B的連接處并說明理由？

不需要，因為停止加熱后仍繼續(xù)通CO至玻璃管冷卻

．
②從環(huán)保角度，上圖裝置有嚴重不足之處．你認為應該如何改進？

一氧化碳有毒，應在B裝置后加酒精燈點燃或用氣球回收

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)氧化鐵與稀鹽酸可反應及Cu在FeCl₃溶液中發(fā)生的反應分析甲、乙判斷的正確性；
（2）①根據(jù)氧化鐵與一氧化碳的反應原理可知，反應后硬質(zhì)玻璃管及所盛固體總質(zhì)量減少的是氧化鐵中氧元素的質(zhì)量；并依據(jù)反應原理及氧化鐵、鐵粉的顏色分析解答；
②Ⅱ組實驗使用的是石灰水吸收二氧化碳，吸收的可能不夠完全從而使實驗數(shù)據(jù)不準確，應該使用Ⅰ組數(shù)據(jù)進行分析；然后依據(jù)元素的質(zhì)量分數(shù)或根據(jù)方程式利用差量法分析反應后固體中鐵粉的質(zhì)量和固體的組成；
（3）①依據(jù)反應步驟可知：待反應完全后，停止加熱，仍繼續(xù)通CO氣體直至玻璃管冷卻，所以溶液不會倒吸，不需要先斷開A和B的連接；
②考慮到CO有毒，排放到空氣中會污染大氣，應對尾氣進行處理．

解答：解：
（1）氧化鐵能與鹽酸反應生成氯化鐵，生成的氯化鐵能與銅反應生成氯化亞鐵和氯化銅；根據(jù)題意：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，所以既有可能全部是氧化鐵，也可能是氧化鐵和銅的混合物，乙的觀點正確；
故答案為：乙；
（2）①氧化鐵與一氧化碳反應生成鐵和二氧化碳，由此可知：反應后硬質(zhì)玻璃管及所盛固體總質(zhì)量減少的是氧化鐵中氧元素的質(zhì)量；由圖中數(shù)據(jù)可知，固體質(zhì)量減少，所以該固體中一定有氧化鐵，可能有銅；氧化鐵是和銅都是紅色，鐵粉是黑色；
故答案為：氧化鐵中氧元素；紅色粉末變黑；
②Ⅱ組實驗使用的是石灰水吸收二氧化碳，吸收的可能不夠完全，因為氫氧化鈣是微溶于水，且是少量的，此外，空氣中的二氧化碳也會從它右邊的導管口進入，從而使實驗數(shù)據(jù)不準確，所以應該使用Ⅰ組數(shù)據(jù)進行確定；
反應后固體中鐵粉的質(zhì)量是和確定固體的組成有兩種計算方法：
Ⅰ、
設粉末中氧化鐵的質(zhì)量為x
3CO+Fe₂O₃  

高溫  .

2Fe+3CO₂   固體質(zhì)量減少
    160           112            48
     x                          2.4g

160

48

=

x

2.4g

    x=8g
所以反應后固體中鐵粉的質(zhì)量是8g-2.4g=5.6g；
粉末共有10.0g，氧化鐵4g，所以含有銅粉；
Ⅱ、
反應后硬質(zhì)玻璃管及所盛固體總質(zhì)量減少的是氧化鐵中氧元素的質(zhì)量，設氧化鐵中鐵氧元素的質(zhì)量是y
氧化鐵中鐵元素和氧元素的質(zhì)量為：

112

48

=

y

2.4g

，解得y=5.6g，反應前后元素的質(zhì)量不變，所以反應后固體中鐵粉的質(zhì)量是5.6g，原固體粉末中氧化鐵的質(zhì)量是2.4g+5.6g=8g；
粉末共有10.0g，氧化鐵4g，所以含有銅粉；
故填Cu、Fe₂O₃；
（3）①實驗結(jié)束后，需要繼續(xù)通入一氧化碳直到玻璃管冷卻，不會出現(xiàn)倒吸現(xiàn)象；
故答案為：不需要，因為停止加熱后仍繼續(xù)通CO至玻璃管冷卻；
②CO有毒，排放到空氣中會污染大氣，應對尾氣進行處理，在B裝置后加酒精燈點燃或用氣球回收；
故答案為：一氧化碳有毒，應在B裝置后加酒精燈點燃或用氣球回收．

點評：本題是一道綜合性探究題，解答時熟練掌握物質(zhì)的性質(zhì)、實驗的反應原理以及實驗注意事項是解決此類問題的關鍵，能很好的考查學生分析解決問題的能力．