Question

某高一化學興趣小組模擬鋁熱反應將鐵粉與氧化銅粉末混合加熱，一定時間后恰好完全反應，得到一些灰色固體粉末，與鐵質(zhì)容器不相互吸引．經(jīng)大家討論，推測灰色固體為黑色物質(zhì)與紅色物質(zhì)的混合物．查閱資料得知FeO為黑色，Cu₂O為紅色，Cu為紅色，且Cu₂O在酸性溶液中會發(fā)生歧化反應．
該小組同學對灰色粉末的成分提出猜想并設計了如下實驗進行驗證：
猜想1：灰色粉末是FeO與Cu的混合物；
猜想2：灰色粉末是FeO與Cu₂O的混合物；
猜想3：

 

．
實驗步驟：
（1）學生甲取少量樣品于燒杯中，加入足量的稀硫酸，溶液變藍，底部有少量紅色固體．
（2）取少量上述溶液，滴加幾滴KSCN溶液，無變化，再加入少量H₂O₂，溶液變成血紅色．
結(jié)論：灰色粉末中一定含有

 

，可能含有

 

．寫出灰色粉末加入鹽酸后反應的化學方程式：

 

．
（3）為驗證可能含有的物質(zhì)，學生乙進行了定量實驗：取21.6g灰色粉末，加入過量的稀鹽酸，充分反應后過濾，得紅色粉末6.4g，向濾液中加入適量的氯水后調(diào)節(jié)pH至Fe³⁺完全沉淀而Cu²⁺沒有沉淀，過濾，將沉淀灼燒至恒重，得棕紅色固體8g．通過計算回答灰色粉末的成分：

 

（要求寫出簡單的推斷過程）．

Answer 1

考點：銅金屬及其重要化合物的主要性質(zhì),鐵的氧化物和氫氧化物

專題：幾種重要的金屬及其化合物

分析：猜想3：依據(jù)灰色粉末及FeO為黑色，Cu₂O為紅色，Cu為紅色分析解答；
（2）Cu₂O在酸性溶液中會發(fā)生歧化反應，取少量樣品于燒杯中，加入足量的稀硫酸，溶液變藍，底部有少量紅色固體，說明溶液中含有Cu₂O；
取少量上述溶液，滴加幾滴KSCN溶液，無變化說明溶液中不含三價鐵離子，再加入少量H₂O₂，溶液變成血紅色
說明生成三價鐵離子，可證明固體中FeO存在；
依據(jù)Cu₂O在酸性溶液中會發(fā)生歧化反應，F(xiàn)eO為堿性氧化物寫出二者與鹽酸反應的化學方程式；
（3）灰色粉末加入鹽酸發(fā)生反應：Cu₂O+2HCl=CuCl₂+Cu+H₂O；FeO+2HCl=FeCl₂+H₂O，向濾液中加入適量的氯水后調(diào)節(jié)pH至Fe³⁺完全沉淀而Cu²⁺沒有沉淀，過濾，得到的沉淀為Fe（OH）₃，沉淀灼燒至恒重，得棕紅色固體為Fe₂O₃，依據(jù)生成銅和棕紅色固體的質(zhì)量依據(jù)銅原子、鐵原子個數(shù)守恒計算氧化亞鐵、氧化亞銅是否存在．

解答： 解：猜想3：因為FeO為黑色，Cu₂O為紅色，Cu為紅色，灰色固體為黑色物質(zhì)與紅色物質(zhì)的混合物，所以可能為：灰色粉末是FeO與Cu的混合物；灰色粉末是FeO與Cu₂O的混合物；Cu、FeO與Cu₂O混合物；
故答案為：Cu、FeO與Cu₂O混合物；
（2）樣品于燒杯中，加入足量的稀硫酸，溶液變藍，底部有少量紅色固體，而Cu₂O在酸性溶液中會發(fā)生歧化反應，所以可知一定含有Cu₂O；
取少量上述溶液，滴加幾滴KSCN溶液，無變化，溶液中沒有三價鐵離子，再加入少量H₂O₂，溶液變成血紅色，說明溶液中一定含有二價鐵離子，則原固體中一定含有FeO，銅是否含有無法判斷；
Cu₂O在鹽酸中會發(fā)生歧化反應生成氯化銅和銅、水，方程式為：Cu₂O+2HCl=CuCl₂+Cu+H₂O；
氧化亞鐵與鹽酸反應生成氯化亞鐵和水，化學方程式為：FeO+2HCl=FeCl₂+H₂O；
故答案為：FeO、Cu₂O； Cu；Cu₂O+2HCl=CuCl₂+Cu+H₂O；FeO+2HCl=FeCl₂+H₂O；
（3）灰色粉末加入鹽酸發(fā)生反應：Cu₂O+2HCl=CuCl₂+Cu+H₂O；FeO+2HCl=FeCl₂+H₂O，充分反應后過濾，得紅色粉末銅6.4g，向濾液中加入適量的氯水后調(diào)節(jié)pH至Fe³⁺完全沉淀而Cu²⁺沒有沉淀，過濾，得到的沉淀為Fe（OH）₃，沉淀灼燒至恒重，得棕紅色固體為Fe₂O₃，依據(jù)鐵原子個數(shù)守恒可知：
2FeO～2Fe²⁺～2Fe（OH）₃～Fe₂O₃，
72g                      160g
m（FeO）                  8g           解得：m（FeO）=7.2g；
依據(jù)銅原子個數(shù)守恒可知：
Cu₂O～Cu+Cu²⁺
 144g 64g  
 m（Cu₂O） 6.4g                         解得：m（Cu₂O）=14.4g
m（FeO）+m（Cu₂O）=7.2g+14.4g=21.6g，所以原灰色固體含有FeO、Cu₂O，不含有銅；
故答案為：FeO、Cu₂O．

點評：本題為實驗題，明確銅及其化合物的性質(zhì)是解題關(guān)鍵，注意原子個數(shù)守恒在計算中的運用，題目難度較大．