Question

17．某紅色固體粉末樣品可能含有Fe₂O₃和Cu₂O中的一種或兩種，某化學興趣小組對其組成進行探究．完成下列空格．
①提出假設：
假設1：只存在Fe₂O₃；假設2：只存在Cu₂O；假設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：Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu₂₊+H₂O．
③實驗方案設計與分析：
方案一：步驟一：取少量樣品于燒杯中，加入過量濃硝酸，產生一種紅棕色的氣體．由此可得出假設Cu₂O不成立，寫出產生上述氣體的化學方程式Cu₂O+6HNO₃（濃）═2Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+3H₂O．
步驟二：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_不成立．
方案三：（如圖）
同學們設計了如下實驗方案測定該樣品中Fe₂O₃的質量分數(shù)（裝置氣密性良好，假設樣品完全反應）：
步驟一：取樣品并稱量該樣品的質量為m₁；
步驟二：測出反應前廣口瓶和瓶內物質總質量m₂；
步驟三：測出反應后廣口瓶和瓶內物質總質量m₃；
步驟四：計算得出礦物樣品中Fe₂O₃的質量分數(shù)．
討論分析：該實驗方案能（填“能”或“不能”）測出礦物中Fe₂O₃的質量分數(shù)．不改變裝置和藥品，通過計算得出礦物中Fe₂O₃的質量分數(shù)，你還可以通過測定測量反應后固體的質量或廣口瓶中沉淀的質量．若測得m₁為3.04g，m₃=m₂+1.76g，則原樣品中Fe₂O₃的質量分數(shù)為70.18%（結果保留四位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 ①某紅色固體粉末樣品可能含有Fe₂O₃和Cu₂O中的一種或兩種，依據提出假設分析：
③方案一：
步驟一：樣品可能含有Fe₂O₃和Cu₂O中的一種或兩種，依據Cu₂O在酸性溶液中會發(fā)生反應：Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O分析可知，加入過量濃硝酸，產生一種紅棕色的氣體說明有還原硝酸的物質只有氧化鐵無此性質，判斷一定含有Cu₂O，氧化亞銅和濃硝酸反應生成硝酸銅，二氧化氮和水；
步驟二：假設3可以利用氧化鐵溶于酸生成鐵離子，用KSCN溶液檢驗；
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2：只存在Fe₂O₃不成立；
方案三：石灰水不一定能將生成的二氧化碳全部吸收，而且從裝置可以看出，石灰水直接與空氣接觸，可能吸收空氣中的二氧化碳；
要測定礦物中Fe₂O₃的質量分數(shù)，可以根據生成的二氧化碳的質量或是反應前后固體物質的質量差來進行計算．

解答 解：①某紅色固體粉末樣品可能含有Fe₂O₃和Cu₂O中的一種或兩種，假設1：只存在Fe₂O₃；假設2：只存在Cu₂O；假設3：既存在Fe₂O₃也存在Cu₂O．
故答案為：只存在Cu₂O；
③方案一：
步驟一：樣品可能含有Fe₂O₃和Cu₂O中的一種或兩種，依據Cu₂O在酸性溶液中會發(fā)生反應：Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O分析可知，加入過量濃硝酸，產生一種紅棕色的氣體說明有還原硝酸的物質只有氧化鐵無此性質，判斷一定含有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，
故答案為：Cu₂O；Cu₂O+6HNO₃（濃）═2Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+3H₂O；
步驟二：假設3：既存在Fe₂O₃也存在Cu₂O，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3成立，
故答案為：KSCN溶液；溶液顯紅色；
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，
假設1：只存在Fe₂O₃可以全部溶解，
假設2：只存在Cu₂O，在硫酸溶液中發(fā)生反應：Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu₂₊+H₂O，一定有固體生成，
假設3：既存在Fe₂O₃也存在Cu₂O，加入過量硫酸，氧化亞銅溶于硫酸生成硫酸銅、銅單質，氧化鐵溶解得到鐵離子，鐵離子可以溶解金屬銅，可以無剩余固體，
說明假設2只存在Cu₂O不成立，
故答案為：2；
方案三：石灰水是氫氧化鈣的水溶液，氫氧化鈣是微溶于水的物質，故所含的溶質少，不一定能將生成的二氧化碳全部吸收，而且從裝置可以看出，石灰水直接與空氣接觸，可能吸收空氣中的二氧化碳，所以不一定能準確測出礦物中Fe₂O₃的質量分數(shù)，該實驗方案可能測出礦物中Fe₂O₃的質量分數(shù)還可以設計實驗通過測定反應前后固體物質的質量差測量反應后固體的質量或廣口瓶中沉淀的質量進行計算，
步驟一：取樣品并稱量該樣品的質量為m₁；
步驟二：測出反應前廣口瓶和瓶內物質總質量m₂；
步驟三：測出反應后廣口瓶和瓶內物質總質量m₃；
若測得m₁為3.04g，m₃=m₂+1.76g，m₃-m₂=1.76g為生成二氧化碳氣體質量，結合化學方程式定量關系計算，3CO+Fe₂O₃=3CO₂+2Fe
則原樣品中Fe₂O₃的質量分數(shù)=$\frac{\frac{1.76g}{44g/mol}×\frac{1}{3}×160g/mol}{3.04g}$×100%=70.18%，
故答案為：能；測量反應后固體的質量或廣口瓶中沉淀的質量；70.18%．

點評 本題考查了物質組成、物質含量的測定、物質性質和檢驗，主要是實驗過程分析和定量計算，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．