Question

10．某紅色固體粉末樣品可能含有Fe₂O₃和Cu₂O中的一種或兩種，某�；瘜W自主探究實驗小組擬對其組成進行探究．
查閱資料：Cu₂O在酸性溶液中會發(fā)生反應：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O
探究一：用圖所示裝置進行實驗，回答下列問題：

（1）儀器組裝完成后，夾好止水夾，向裝置A中的長頸漏斗內注入液體至形成一段液注，若液柱高度保持不變，則說明裝置A的氣密性良好．
（2）裝置A是氫氣的發(fā)生裝置，可以選用的藥品是AC（填選項）
A．稀硫酸和鋅片B．稀硝酸和鐵片
C．氫氧化鈉溶液和鋁片 D．濃硫酸和鎂片
（3）從下列實驗步驟中，選擇正確的操作順序：①⑥⑤④②③（填序號）
①打開止水夾②熄滅C處的酒精噴燈
③C處冷卻至室溫后，關閉止水夾④點燃C處的酒精噴燈
⑤收集氫氣并驗純⑥通入氣體一段時間，排盡裝置內的空氣
（4）收集氫氣驗純時，最好采用排水法方法收集氫氣．
探究二：
（5）取少量樣品于試管中，加入適量的稀硫酸，若無紅色物質生成，則說明樣品中不含Cu₂O；此觀點是否正確否（填“是”或“否”）若填“否”，則原因是2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺（用離子方程式說明）；另取少量樣品于試管中，加入適量的濃硝酸，產生紅棕色的氣體．證明樣品中一定含有Cu₂O，取少量反應后的溶液，加適量蒸餾水稀釋后，滴加KSCN溶液，若溶液變血紅色（填試劑和實驗現(xiàn)象），則可證明另一成分存在，反之，說明樣品中不含該成分．
探究三：
（6）取一定量樣品于燒杯中，加入足量的稀硫酸，若反應后經過濾得到固體3.2g，濾液中Fe²⁺有1.0mol，則樣品中n（Cu₂O）=0.55mol．

Answer 1

分析 （1）儀器組裝完成后，夾好止水夾，在長頸漏斗中加水形成一段水柱，且不發(fā)生變化證明氣密性完好；
（2）依據(jù)反應原理和物質性質分析判斷，硝酸、濃硫酸和金屬反應不能生成大量氫氣；
（3）打開止水夾生成氫氣，通過后續(xù)裝置充滿氫氣排出裝置中的空氣后，檢驗氣體純度，收集檢驗氫氣純度，氣體純凈后點燃C處的酒精噴燈，反應完成熄滅C處的酒精噴燈，待C處冷卻至室溫后，關閉止水夾，防止生成的銅被空氣中氧氣氧化；
（4）收集氫氣驗純時，最好采用排水取氣法收集；
（5）取少量樣品于試管中，加入適量的稀硫酸，若無紅色物質生成，可能是鐵離子溶解生成的紅色銅，另取少量樣品于試管中，加入適量的濃硝酸，產生紅棕色的氣體，氧化亞銅的氧化性大于硫離子，證明樣品中一定含有Cu₂O，氧化亞銅和濃硝酸反應生成硝酸銅，二氧化氮和水；取少量上述的溶液，因為氧化亞銅反應生成硫酸銅溶液，加適量蒸餾水稀釋后，依據(jù)鐵離子和硫氰酸鉀溶液反應生成血紅色溶液分析設計；
（6）2Fe³⁺+Cu=Cu²⁺+2Fe²⁺，Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O，固體為銅，鐵離子全部反應生成亞鐵離子，結合化學方程式定量關系計算得到．

解答 解：（1）儀器組裝完成后，夾好止水夾，在長頸漏斗中加水形成一段水柱，且不發(fā)生變化證明氣密性完好，向裝置A中的長頸漏斗內注入液體至形成一段液注，若液柱高度保持不變；
故答案為：向裝置A中的長頸漏斗內注入液體至形成一段液注，若液柱高度保持不變；
（2）由反應原理和物質性質可知，稀酸和鋅反應生成氫氣，金屬鋁和強堿溶液反應生成氫氣；
A．稀硫酸和鋅片反應生成硫酸鋅和氫氣，故A符合；    
B．稀硝酸和鐵片反應生成硝酸鐵、一氧化氮和水，不能生成氫氣，故B不符合；
C．氫氧化鈉溶液和鋁片反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，故C符合；
D．濃硫酸和鎂片反應生成硫酸鎂、二氧化硫和水，故D不符合；
故答案為：AC；
（3）氫氣混有空氣加熱發(fā)生爆炸，所以開始先通氫氣，打開止水夾生成氫氣，通過后續(xù)裝置充滿氫氣，目的是排出裝置中的空氣，檢驗最后U型管出來的氣體氫氣純度，氣體純凈后再點燃C處的酒精噴燈，反應完成后先撤酒精燈，玻璃管冷卻再停氫氣，操作位熄滅C處的酒精噴燈，待C處冷卻至室溫后，關閉止水夾，防止生成的銅被空氣中氧氣氧化，正確的存在順序為：①⑥⑤④②③；
故答案為：⑥⑤④②；
（4）收集氫氣驗純時，最好采用排水取氣法收集，這樣收集到的氣體純凈；
故答案為：排水法；
（5）取少量樣品于試管中，加入適量的稀硫酸，若無紅色物質生成，可能是鐵離子溶解生成的紅色銅，不能證明樣品中不含Cu₂O，反應的離子方程式為：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；另取少量樣品于試管中，加入適量的濃硝酸，產生紅棕色的氣體，氧化亞銅的氧化性大于硫離子，證明樣品中一定含有Cu₂O，氧化亞銅和濃硝酸反應生成硝酸銅，二氧化氮和水，反應的化學方程式為：Cu₂O+6HNO₃（濃）=2Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+3H₂O；取少量上述中的溶液，因為氧化亞銅反應生成硝酸銅溶液，加適量蒸餾水稀釋后，依據(jù)鐵離子和硫氰酸鉀溶液反應生成血紅色溶液分析設計，若加入硫氰酸鉀溶液變紅色，證明含有鐵離子，否則不含有鐵離子；
故答案為：否；2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；Cu₂O；KSCN溶液，若溶液變血紅色；
（6）2Fe³⁺+Cu=Cu²⁺+2Fe²⁺，Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O，固體為銅，鐵離子全部反應生成亞鐵離子，生成1.0molFe²⁺，消耗Cu0.5mol，剩余Cu物質的量=$\frac{3.2g}{64g/mol}$=0.05mol，原樣品中Cu2O物質的量=0.05mol+0.5mol=0.55mol，
故答案為：0.55．

點評 本題考查了物質組成的分析判斷，實驗過程分析應用，主要是氧化還原反應發(fā)生的條件，產物判斷，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．