Question

3．某化學興趣小組對一包干燥的紅色粉末組成進行探究．請你參與并回答問題：
【教師提醒】它由Cu、Fe₂O₃兩種固體中的一種或兩種組成
【提出猜想】紅色粉末可能的組成：猜想①只有Cu； 猜想②只有Fe₂O₃； 猜想③是Cu、Fe₂O₃的混合物
【實驗探究】同學們為確定紅色粉末的組成，稱取該粉末5.0g裝入硬質玻璃管中，如圖1在通風櫥中進行實驗．開始時緩緩通入CO氣體，過一段時間后再加熱使其充分反應．待反應完全后，停止加熱，繼續通CO氣體直至玻璃管冷卻．

（1）在裝置A中先通CO氣體的目的是排凈裝置中的空氣，防止加熱時發生爆炸，A裝置中發生反應的化學方程式為3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（2）反應前后稱量相關裝置和物質的總質量，其數據如表：

反應前	反應后
玻璃管和紅色粉末的總質量為37.3g	玻璃管和固體物質的總質量為36.1g

小丁同學分析表中的數據后，得出的結論是猜想③成立．
（3）小林同學認為為了防止溶液倒吸，本實驗停止加熱前應先斷開A和B的連接，小麗認為不需要，理由是因為一直通入CO氣體，B中溶液不會倒吸到A裝置中．
【反思評價】實驗后小組內有同學指出：如圖裝置未進行尾氣的處理．于是有同學設計了用圖2裝置代替原裝置，實驗裝置圖中采用虛線框內的裝置，其作用有AB．
A．收集一氧化碳    B．吸收二氧化碳    C．檢驗二氧化碳．

Answer 1

分析 本題是一道綜合性探究題，利用物質的性質不同設計實驗加以甄別，來探究紅色粉末的組成，先分別探究其中是否含有
Fe₂O₃、Cu等，逐步縮小范圍，然后再選擇適當的試劑和方法通過實驗探究確定其組成．
【提出猜想】根據題中信息解答，單獨的氧化鐵也是紅色固體．
【實驗探究】
（1）探究要考慮到CO具有可燃性，與玻璃管中的空氣混合受熱會發生爆炸，因此，應先通CO排盡玻璃管中的空氣，然后再加熱．寫出化學方程式，氧化鐵被還原出的鐵粉呈黑色．
（2）根據表中數據，利用了一氧化碳的還原性和定量實驗來確定是否有銅；
（3）一氧化碳一直向里通入，不會產生倒吸現象．
【反思評價】由于一氧化碳有毒，排放到空氣中會污染空氣，因此要進行尾氣處理．

解答 解：
【提出猜想】由于氧化銅氧化鐵均是紅色固體，所以紅色粉末可能的組成有：①只有Cu；②只有 Fe₂O₃；
③是Cu、Fe₂O₃的混合物
【實驗探究】
（1）根據CO具有可燃性，與玻璃管中的空氣混合受熱會發生爆炸，因此，應先通CO排盡玻璃管中的空氣，然后再加熱．所以在裝置A中先通CO氣體的作用是：排凈裝置中的空氣，發生反應的化學方程式3CO+Fe₂O₃  $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，因此實驗中觀察到A裝置中的現象為：部分紅色粉末變黑；
（2）如果只有銅，因為銅不能和一氧化碳反應，所以反應后質量應該不變；
如果只有氧化鐵，則反應后減少的質量為：5.0g×$\frac{48}{160}$×100%=1.5g，而實驗中減少的質量為：37.3g-36.1g=1.2g，所以物質中含有氧化鐵和銅．
（3）因為在反應中一直通入CO氣體直至冷卻，B中溶液不會倒吸到A裝置中；
【反思評價】
此反應應考慮到CO有毒，排放到空氣中會污染大氣，顯然，該裝置沒有對尾氣進行處理，C的作用是收集一氧化碳、吸收二氧化碳、檢驗二氧化碳、防止一氧化碳污染空氣等．
答案：
【提出猜想】只有Fe₂O₃ 
【實驗探究】
（1）排凈裝置中的空氣，防止加熱時發生爆炸；3CO+Fe₂O₃ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ 2Fe+3CO₂；
（2）③； 
（3）因為一直通入CO氣體，B中溶液不會倒吸到A裝置中．
【反思評價】AB．

點評 此類題目主要對煉鐵的實驗原理、實驗現象、操作步驟、尾氣處理、裝置連接及實驗分析與評價等方面進行考查．熟練掌握該實驗的反應原理以及實驗注意事項是解決此類問題的關鍵．