Question

13．某紅色固體粉末樣品可能含有Fe₂O₃和Cu₂O中的一種或兩種，某校化學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
實驗探究一：學生甲利用如圖所示裝置進行實驗，稱量反應前后裝置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(nèi)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）從下列實驗步驟中，選擇正確的操作順序：①⑤④②③（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(guān)閉止水夾
④點燃C處的酒精噴燈   ⑤收集氫氣并驗純
實驗探究二：
（3）學生乙取少量樣品于燒杯中，加入過量稀硫酸，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，說明樣品中一定含有Fe₂O₃，一定不含有Cu₂O
B．若固體部分溶解，說明樣品中一定含有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，說明樣品一定含有Fe₂O₃和Cu₂O
另取少量樣品于試管中，加入適量的濃硝酸，產(chǎn)生紅棕色氣體證明樣品中一定含有Cu₂O，寫出產(chǎn)生上述氣體的化學方程式Cu₂O+6HNO₃（濃）=2Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+3H₂O．
實驗探究三：
（4）學生丙取一定量樣品于燒杯中，加入足量的稀硫酸，反應后經(jīng)過濾得到固體3.2g，測得濾液中Fe²⁺有1.0mol，則樣品中n（Cu₂O）=0.55mol．

Answer 1

分析 根據(jù)圖象知，A裝置實驗目的是制取還原性氣體，用的是簡易啟普發(fā)生器制取氣體，可以用稀硫酸和Zn制取氫氣；B裝置作用是干燥氣體，C裝置用氫氣還原紅色物質(zhì)，用酒精燈點燃未反應的氫氣；
（1）利用壓強差檢驗裝置氣密性；
（2）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(guān)閉止水夾，防止生成的銅被空氣中氧氣氧化；
（3）A、Fe₂O₃與硫酸反應生成硫酸鐵，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Fe²⁺；
另取少量樣品于試管中，加入適量的濃硝酸，產(chǎn)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；
（4）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(jié)合化學方程式定量關(guān)系計算得到．

解答 解：根據(jù)圖象知，A裝置實驗目的是制取還原性氣體，用的是簡易啟普發(fā)生器制取氣體，可以用稀硫酸和Zn制取氫氣；B裝置作用是干燥氣體，C裝置用氫氣還原紅色物質(zhì)，用酒精燈點燃未反應的氫氣；
（1）利用壓強差檢驗裝置氣密性，其檢驗方法為：向裝置A中的長頸漏斗內(nèi)注入液體至形成一段液注，若液柱高度保持不變，則該裝置氣密性良好，
故答案為：向裝置A中的長頸漏斗內(nèi)注入液體至形成一段液注，若液柱高度保持不變； 
（2）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(guān)閉止水夾，防止生成的銅被空氣中氧氣氧化，所以其排列順序是①⑤④②③；
故答案為：①⑤④②③；
（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有Cu生成，Cu恰好能將Fe³⁺還原為Fe²⁺，故A錯誤；
B、固體若是Fe₂O₃和Cu₂O的混合物，放入足量稀硫酸中會有Cu生成，Cu能將Fe³⁺還原為Fe²⁺，剩余銅，故B錯誤；
C、若固體全部溶解，再滴加KSCN溶液，溶液不變紅色，因為Cu₂O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，反應的有關(guān)離子方程式為Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O、2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺．說明樣品一定含有Fe₂O₃和Cu₂O，故C正確；
另取少量樣品于試管中，加入適量的濃硝酸，產(chǎn)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，
故答案為：C；Cu₂O；Cu₂O+6HNO₃（濃）=2Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+3H₂O；
（4）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(zhì)的量=$\frac{3.2g}{64g/mol}$=0.05mol，原樣品中Cu2O物質(zhì)的量=0.05mol+0.5mol=0.55mol，
故答案為：0.55．

點評 本題考查了物質(zhì)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(chǎn)物判斷，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．