Question

14．三氧化二鐵和氧化亞銅都是紅色粉末，常用作顏料．某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組對(duì)組成中含F(xiàn)e元素或Cu元素的紅色粉末進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)．請(qǐng)回答實(shí)驗(yàn)中有關(guān)問題：
實(shí)驗(yàn)一：探究紅色粉末的成分
[查閱資料]①Cu₂O是一種堿性氧化物，溶于稀硫酸生成Cu和Cu²⁺，在空氣中加熱生成CuO．②Cu能與溶液中的Fe³⁺作用生成Cu²⁺和Fe²⁺．③溶液中的Fe³⁺遇到KSCN溶液呈紅色．④H₂O₂在酸性條件下能將Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺
[提出假設(shè)]假設(shè)1：紅色粉末是Fe₂O₃假設(shè)2：紅色粉末是Cu₂O
假設(shè)3：紅色粉末是Fe₂O₃和Cu₂O的混合物．
[設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)]取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中滴加KSCN溶液．
（1）若假設(shè)1成立，則實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是固體完全溶解，溶液變?yōu)檠�紅色．
（2）若假設(shè)2成立，則實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是溶液變?yōu)樗{(lán)色，最終溶液中仍有紅色固體．
（3）若固體粉末完全溶解，滴加KSCN溶液時(shí)溶液不變紅色，則紅色粉末中一定有Fe₂O₃和Cu₂O此時(shí)發(fā)生反應(yīng)的一個(gè)復(fù)分解反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O．
[實(shí)驗(yàn)結(jié)果]經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析，假設(shè)3是正確的．
實(shí)驗(yàn)二：測(cè)定Cu₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
（4）取a g該固體粉末在空氣中充分加熱，待質(zhì)量不再變化時(shí)，稱其質(zhì)量為b g（b＞a），則混合物中Cu₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{9（b-a）}{a}$×100%．
實(shí)驗(yàn)三：利用該紅色粉末制取較純凈的膽礬經(jīng)查閱資料得知，在溶液中通過調(diào)節(jié)溶液的酸堿性而使Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺分別生成沉淀的pH如下表：

物質(zhì)	Cu（OH）2	Fe（OH）2	Fe（OH）3
開始沉淀pH	6.0	7.5	1.4
沉淀完全pH	13	14	3.7

實(shí)驗(yàn)室可供選擇試劑有：A．氨水  B．H₂O₂ C．NaOH   D．Cu₂（OH）₂CO₃
該實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案如下：

（5）請(qǐng)回答：
①試劑1為B（從可供選擇試劑中選擇并填出對(duì)應(yīng)字母編號(hào)，②同）；
②試劑2為D；
③固體X的化學(xué)式為Fe（OH）₃；
④操作I為加熱濃縮，冷卻結(jié)晶．

Answer 1

分析 [提出假設(shè)]三氧化二鐵和氧化亞銅都是紅色粉末；
（1）Fe³⁺遇到KSCN溶液呈紅色；
（2）Cu₂O遇到酸產(chǎn)生Cu；
（3）若固體全部溶解，則一定存在Fe₂O₃和Cu₂O；
（4）依據(jù)題意，能發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)為Cu₂O，最后變成CuO，增加的質(zhì)量就是反應(yīng)的氧氣的質(zhì)量，根據(jù)質(zhì)量差計(jì)算可以得出Cu₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（5）根據(jù)表格可知，F(xiàn)e（OH）₃完全沉淀時(shí)，pH最小，故應(yīng)將Fe²⁺先轉(zhuǎn)化為Fe³⁺，在利用增大pH的方法除去溶液中的Fe³⁺，但是所加物質(zhì)不能增加新的雜質(zhì)．

解答 解：[提出假設(shè)]三氧化二鐵和氧化亞銅都是紅色粉末，所以假設(shè)3：紅色粉末是Fe₂O₃和Cu₂O的混合物
（1）若假設(shè)1成立，則溶液中含有Fe³⁺，遇到KSCN溶液呈紅色，故現(xiàn)象為：固體完全溶解，溶液變?yōu)檠�紅色；
（2）如果混合物中含有Cu₂O，遇到酸產(chǎn)生Cu，Cu₂O是一種堿性氧化物，溶于稀硫酸生成Cu和CuSO₄，溶液變?yōu)樗{(lán)色，最終溶液中仍有紅色固體，
（3）若固體全部溶解，則一定存在Fe₂O₃和Cu₂O，因?yàn)镃u₂O溶于硫酸生成Cu和CuSO₄，而H₂SO₄不能溶解Cu，所以混合物中必須有Fe₂O₃存在，使其生成的Fe³⁺溶解產(chǎn)生的Cu，氧化鐵與鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和水，方程式為：Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O；

（4）依據(jù)題意，能發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)為Cu₂O，最后變成CuO，增加的質(zhì)量就是反應(yīng)的氧氣的質(zhì)量，根據(jù)質(zhì)量差計(jì)算可以得出Cu₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
設(shè)樣品中氧化亞銅的質(zhì)量為m，
2Cu₂O+O₂═4CuO△m
288g            32g
m             （b-a）g
m=9（b-a）g
混合物中Cu₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{9（b-a）}{a}$×100%；
（5）根據(jù)表格可知，F(xiàn)e（OH）₃完全沉淀時(shí)，pH最小，故應(yīng)將Fe²⁺先轉(zhuǎn)化為Fe³⁺，在利用增大pH的方法除去溶液中的Fe³⁺，但是所加物質(zhì)不能增加新的雜質(zhì)，故第一步氧化劑應(yīng)是H₂O₂，再加入Cu₂（OH）₂CO₃，調(diào)節(jié)pH，使溶液中的Fe³⁺生成沉淀除去．濾液成分為硫酸銅，經(jīng)加熱濃縮，冷卻結(jié)晶、過濾后可得五水硫酸銅晶體，

故答案為：假設(shè)3：紅色粉末是Fe₂O₃和Cu₂O的混合物
（1）固體完全溶解，溶液變?yōu)檠�紅色；
（2）溶液變?yōu)樗{(lán)色，最終溶液中仍有紅色固體；
（3）Fe₂O₃和Cu₂O     Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O
（4）$\frac{9（b-a）}{a}$×100%；
（5）B；  D；   Fe（OH）₃；  加熱濃縮，冷卻結(jié)晶．

點(diǎn)評(píng) 本題考查實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)，以及物質(zhì)的組成及含量的測(cè)定，本題難度較大，做題時(shí)注意把握題給信息．