Question

7．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(duì)其組成進(jìn)行探究．
資料支持：Cu₂O在酸性溶液中會(huì)發(fā)生反應(yīng)：Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O．
方案一：
（1）學(xué)生甲取少量樣品于燒杯中，加入過(guò)量濃硝酸，產(chǎn)生一種紅棕色的氣體．由此可得出樣品中一定含有Cu₂O，寫(xiě)出產(chǎn)生上述氣體的化學(xué)方程式Cu₂O+6HNO₃（濃）═2Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+3H₂O．
（2）進(jìn)一步探究樣品中另一種成分．實(shí)驗(yàn)操作步驟為：取少量（1）步驟溶液，滴加KSCN溶液，若溶液顯血紅色，說(shuō)明樣品中含有Fe₂O₃，反之說(shuō)明樣品中不含有Fe₂O₃．
方案二：
（3）學(xué)生乙取少量樣品于燒杯中，加入過(guò)量稀硫酸，并作出如下假設(shè)和判斷，結(jié)論正確的是C．
A．若固體全部溶解，說(shuō)明樣品一定含有Fe₂O₃，一定不含有Cu₂O
B．若固體部分溶解，說(shuō)明樣品一定含有Cu₂O，一定不含有Fe₂O₃
C．若固體全部溶解，再滴加KSCN溶液，溶液不變紅色，說(shuō)明樣品一定含有Fe₂O₃和Cu₂O
方案三：
學(xué)生丙利用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，稱量反應(yīng)前后裝置C中樣品的質(zhì)量，以確定樣品的組成．回答下列問(wèn)題：

（4）裝置A是氫氣的發(fā)生裝置，可以使用的藥品是AC
A．氫氧化鈉溶液和鋁片　　B．稀硝酸和鐵片    C．稀硫酸和鋅片　D．濃硫酸和鎂片
（5）下列實(shí)驗(yàn)步驟的先后順序是①⑤③④②（填序號(hào)）．
①打開(kāi)止水夾；
②關(guān)閉止水夾；
③點(diǎn)燃C處的酒精噴燈；
④熄滅C處的酒精噴燈
⑤收集氫氣并驗(yàn)純．
（6）假設(shè)樣品全部參加反應(yīng)，若實(shí)驗(yàn)前樣品的質(zhì)量為1.6克，實(shí)驗(yàn)后稱得裝置C中固體的質(zhì)量為1.3克．則樣品的組成是Fe₂O₃和Cu₂O．

Answer 1

分析 （1）樣品可能含有Fe₂O₃和Cu₂O中的一種或兩種，依據(jù)Cu₂O在酸性溶液中會(huì)發(fā)生反應(yīng)：Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O分析可知，加入過(guò)量濃硝酸，產(chǎn)生一種紅棕色的氣體說(shuō)明有還原硝酸的物質(zhì)只有氧化鐵無(wú)此性質(zhì)，判斷一定含有Cu₂O，氧化亞銅和濃硝酸反應(yīng)生成硝酸銅，二氧化氮和水；
（2）探究樣品中氧化鐵可以利用被酸溶解后的溶液中的鐵離子性質(zhì)設(shè)計(jì)檢驗(yàn)；
（3）A、Fe₂O₃與硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵，也可以是氧化銅和氧化亞銅的混合物，若固體是Fe₂O₃和Cu₂O的混合物，放入足量稀硫酸中會(huì)有Cu生成，Cu恰好能將Fe³⁺還原為Fe²⁺，固體全部溶解；
B、固體若是Fe₂O₃和Cu₂O的混合物，放入足量稀硫酸中會(huì)有Cu生成，Cu能將Fe³⁺還原為Fe²⁺，剩余固體可以是銅；
C、若固體全部溶解，所得溶液中滴加 KSCN 試劑時(shí)溶液不變紅色，則一定是Fe₂O₃和Cu₂O的混合物，放入足量稀硫酸中發(fā)生反應(yīng)生成硫酸鐵、硫酸銅、銅，有Cu生成，固體恰好完全溶解，向溶液中滴加KSCN，溶液不變紅色，則生成Cu能與Fe³⁺恰好完全反應(yīng)Fe²⁺；
（4）裝置A是氫氣的發(fā)生裝置，依據(jù)選項(xiàng)中生成氫氣的物質(zhì)性質(zhì)分析判斷；
（5）依據(jù)裝置圖和實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆治雠袛�，�?shí)驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)先反應(yīng)生成氫氣，驗(yàn)純后加熱C處，反應(yīng)后先熄滅C處酒精燈等到C處冷卻后再停止通氫氣，防止生成物被空氣中的氧氣氧化；
（6）依據(jù)極值方法分析計(jì)算反應(yīng)前后固體質(zhì)量變化分析判斷．

解答 解：（1）樣品可能含有Fe₂O₃和Cu₂O中的一種或兩種，依據(jù)Cu₂O在酸性溶液中會(huì)發(fā)生反應(yīng)：Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O分析可知，加入過(guò)量濃硝酸，產(chǎn)生一種紅棕色的氣體說(shuō)明有還原硝酸的物質(zhì)只有氧化鐵無(wú)此性質(zhì)，判斷一定含有Cu₂O，氧化亞銅和濃硝酸反應(yīng)生成硝酸銅，二氧化氮和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu₂O+6HNO₃（濃）═2Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+3H₂O，
故答案為：Cu₂O；Cu₂O+6HNO₃（濃）═2Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+3H₂O；
（2）檢驗(yàn)另一種物質(zhì)氧化鐵的存在，可以利用樣品溶解于酸溶液中的鐵離子現(xiàn)狀設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，取少量溶液與試管中，滴加KSCN溶液，若溶液顯血紅色，說(shuō)明樣品中含有Fe₂O₃，反之說(shuō)明樣品中不含有Fe₂O₃，
故答案為：滴加KSCN溶液，若溶液顯血紅色，說(shuō)明樣品中含有Fe₂O₃，反之說(shuō)明樣品中不含有Fe₂O₃；
（3）A、固體全部溶解，若固體是Fe₂O₃和Cu₂O的混合物，放入足量稀硫酸中會(huì)有Cu生成，Cu恰好能將Fe³⁺還原為Fe²⁺，故A錯(cuò)誤；
B、固體若是Fe₂O₃和Cu₂O的混合物，放入足量稀硫酸中會(huì)有Cu生成，Cu能將Fe³⁺還原為Fe²⁺，剩余銅，故B錯(cuò)誤；
C、若固體全部溶解，再滴加KSCN溶液，溶液不變紅色，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，反應(yīng)的有關(guān)離子方程式為Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O、2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺．說(shuō)明樣品一定含有Fe₂O₃和Cu₂O，故C正確；
故答案為：C；
（4）A．氫氧化鈉溶液和鋁片反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，故A符合； 　　
B．稀硝酸和鐵片反應(yīng)不能生成氫氣，故B不符合；　
C．稀硫酸和鋅片反應(yīng)會(huì)生成氫氣，故C符合；　
D．濃硫酸和鎂片反應(yīng)生成二氧化硫不能生成氫氣，故D不符合；
故答案為：AC；
（5）依據(jù)裝置圖分析，打開(kāi)止水夾使裝置A中試劑發(fā)生反應(yīng)生成氫氣，在裝置C導(dǎo)氣管處收集氫氣減小驗(yàn)純，當(dāng)氫氣純凈后，點(diǎn)燃C處酒精燈加熱反應(yīng)完全，實(shí)驗(yàn)結(jié)束先熄滅C處酒精燈，繼續(xù)通入氫氣至C處冷卻再停止通氫氣，實(shí)驗(yàn)操作步驟先①打開(kāi)止水夾，⑤收集氫氣并驗(yàn)純，③點(diǎn)燃C處的酒精噴燈；④熄滅C處的酒精噴燈；②關(guān)閉止水夾，
故答案為：①⑤③④②；
（6）假設(shè)樣品全部參加反應(yīng)，若實(shí)驗(yàn)前樣品的質(zhì)量為1.6克，實(shí)驗(yàn)后稱得裝置C中固體的質(zhì)量為1.3克，則
若全部是氧化鐵，反應(yīng)為：Fe₂O₃+3H₂=2Fe+3H₂O△m
                        160                48g
                        1.6g               0.48g
若全部是氧化亞銅反應(yīng)為Cu₂O+H₂=2Cu+H₂O△m
                     144              16g
                      1.6g            0.18g
題干中固體質(zhì)量變化為1.6g-1.3g=0.3g，0.18g＜0.3g＜0.48g，所以怎么樣品中一定含有Fe₂O₃和Cu₂O，
故答案為：Fe₂O₃和Cu₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)組成的實(shí)驗(yàn)分析應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)過(guò)程分析，操作順序的分析判斷，應(yīng)用極值計(jì)算判斷是常用解題方法，題目難度中等．