Question

【題目】某紅色固體粉末樣品可能含有Fe2O3和Cu2O中的一種或兩種，某化學(xué)興趣小組對其組成進行探究。完成下列空格。

①提出假設(shè)：

假設(shè)1：只存在Fe2O3；假設(shè)2：_________；假設(shè)3：既存在Fe2O3也存在Cu2O。

②查找資料：Cu2O在酸性溶液中會發(fā)生反應(yīng)：Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O。

③實驗方案設(shè)計與分析：

方案一：步驟一：取少量樣品于燒杯中，加入過量濃硝酸，產(chǎn)生一種紅棕色的氣體。由此可得出假設(shè)____不成立，寫出產(chǎn)生上述氣體的化學(xué)方程式___________________。

步驟二：取少量步驟一溶液置于試管中滴加_______，振蕩，若________，則說明假設(shè)3成立。

方案二：

取少量樣品于燒杯中，加入過量稀硫酸，若固體全部溶解，說明假設(shè)＿不成立。

方案三：

同學(xué)們設(shè)計了如下實驗方案測定該樣品中Fe2O3的質(zhì)量分數(shù)（裝置氣密性良好，假設(shè)樣品完全反應(yīng)）:

步驟一：取樣品并稱量該樣品的質(zhì)量為m1；

步驟二：測出反應(yīng)前廣口瓶和瓶內(nèi)物質(zhì)總質(zhì)量m2；

步驟三：測出反應(yīng)后廣口瓶和瓶內(nèi)物質(zhì)總質(zhì)量m3；

步驟四：計算得出礦物樣品中Fe2O3的質(zhì)量分數(shù)。

討論分析：該實驗方案________（填“能”或“不能”）測出礦物中Fe2O3的質(zhì)量分數(shù)。不改變裝置和藥品，通過計算得出礦物中Fe2O3的質(zhì)量分數(shù)，你還可以通過測定_______。若測得m1為3.04g，m3=m2＋1.76g，則原樣品中Fe2O3的質(zhì)量分數(shù)為_____（結(jié)果保留四位有效數(shù)字）。

Answer 1

【答案】 只存在Cu2O 1Cu2O+6HNO3(濃)=2Cu(NO3)2+2NO2↑+3H2O KSCN溶液 溶液顯紅色 2 能 測量反應(yīng)后固體的質(zhì)量或廣口瓶中沉淀的質(zhì)量。（其他合理答案也給分） 52.63%

【解析】試題分析：本題為化學(xué)實驗探究題，為高考題的常見題型，題目難度較大。解答本題要結(jié)合題給信息和鐵、銅及其化合物的性質(zhì)作出預(yù)測、分析判斷。

解答：①提出假設(shè)：根據(jù)題給信息：紅色固體粉末樣品可能含有Fe2O3和Cu2O中的一種或兩種和假設(shè)1和假設(shè)3知假設(shè)2為：只存在Cu2O。

③實驗方案設(shè)計與分析：方案一：步驟一：樣品與過量濃硝酸反應(yīng)產(chǎn)生紅棕色的NO2氣體，硝酸發(fā)生了還原反應(yīng)，Fe2O3中鐵元素為+3價，只有氧化性，Cu2O中銅元素為+1價，既有氧化性又有還原性，則紅色粉末中一定含有Cu2O，由此可得出假設(shè)1不成立，Cu2O與濃硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、二氧化氮和水，化學(xué)方程式為1Cu2O+6HNO3(濃)=2Cu(NO3)2+2NO2↑+3H2O；若要證明假設(shè)3成立，則需要證明鐵元素的存在，故步驟二為取少量步驟一溶液置于試管中滴加KSCN溶液，振蕩，若溶液顯紅色，則說明假設(shè)3成立。

方案二：根據(jù)信息②Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O知取少量樣品于燒杯中，加入過量稀硫酸，若固體全部溶解，說明假設(shè)2不成立。

方案三：該實驗方案的原理為Fe2O3 + 3CO2Fe+3CO2、Cu2O + CO2Cu+CO2，CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O，通過測定反應(yīng)前混合物的質(zhì)量，反應(yīng)前后廣口瓶和瓶內(nèi)物質(zhì)總質(zhì)量的差值，確定二氧化碳的質(zhì)量，列方程組求解，能測出礦物中Fe2O3的質(zhì)量分數(shù)；也可通過測量反應(yīng)后固體的質(zhì)量或廣口瓶中沉淀的質(zhì)量，列方程組求解，確定礦物中Fe2O3的質(zhì)量分數(shù)；若測得m1為3.04g，m3=m2＋1.76g，則生成CO2的質(zhì)量為1.76g，物質(zhì)的量為0.04mol，根據(jù)氧原子守恒知混合物中氧原子的物質(zhì)的量為0.04mol。設(shè)混合物中Fe2O3的物質(zhì)的量為x，Cu2O的物質(zhì)的量為y，則有①160g/molx+144g/moly=3.04g（質(zhì)量守恒），②3x+y=0.04mol（氧原子守恒），聯(lián)立①②解得x=0.01mol，y=0.01mol，則混合物中Fe2O3的質(zhì)量為1.60g，則原樣品中Fe2O3的質(zhì)量分數(shù)為1.60g/3.04g×100％=52.63%。