Question

某化學興趣小組對一包干燥的紅色粉末組成進行探究，該紅色粉末可能由Cu 、Fe₂O₃兩種固體中的一種或兩種組成。
【提出猜想】紅色粉末可能是：①Cu      ②Fe₂O₃    ③Cu和Fe₂O₃
【查閱資料】（1）白色無水CuSO₄遇水變藍
（2）Cu在FeCl₃溶液中發生反應：2FeCl₃＋Cu=2FeCl₂＋CuCl₂
【實驗探究】
[甲組同學]：定性檢測該紅色粉末的物質組成
（1）小云取少量紅色粉末于試管中，滴加足量稀鹽酸，充分振蕩后觀察，發現固體全部溶解，得有色溶液。則猜想        一定不成立，其中一定發生反應的化學方程式為                 。
（2）小偉向小云得到的有色溶液中插入一根潔凈的鐵絲，反應充分后，觀察到                      
現象，得出猜想③成立。
[乙組同學]：定量測定該紅色粉末中氧化鐵的質量分數
實驗步驟：小晨稱取該紅色粉末5．0g裝入硬質玻璃管中，按下圖進行實驗。開始時緩緩通入CO氣體，過一段時間后再高溫加熱使其充分反應。待反應完全后，停止加熱，仍繼續通CO氣體直至玻璃管冷卻。反應前后稱量相關物質的總質量（裝置內空氣中的水蒸氣、CO₂忽略不計），其數據如下表：

	反應前	反應后
Ⅰ 組	玻璃管和紅色粉末的總質量為48．3 g	玻璃管和固體物質的總質量為47．1 g
Ⅱ 組	洗氣瓶和瓶中所盛物質的總質量為258．6 g	洗氣瓶和瓶中所盛物質的總質量為261．9 g

 
【交流討論】
（1）在裝置A中先通CO氣體的目的是                                。A裝置中發生反應的化學方程式為                             。
（2）根據上述表格中的實驗數據計算：紅色粉末中氧化鐵的質量分數為            。
（3）從環保角度看上述裝置有嚴重不足之處。你認為應該如何改進？              。
【拓展延伸】對實驗后B裝置洗氣瓶內溶液做進一步探究
實驗步驟：小淵同學取該洗氣瓶內溶液54．4克（假設溶質只有碳酸鈉一種），逐滴加入稀鹽酸50克至無氣泡冒出為止，生成二氧化碳4．4克。試計算：
（1）加入稀鹽酸的溶質質量分數。
（2）反應后所得溶液的溶質質量分數。

Answer 1

[甲組同學]：(1）①,6HCl+Fe₂O₃=2FeCl₃+3H₂O (2)鐵絲表面有紅色物質生成
【交流討論】（1）排盡玻璃管內空氣   3CO+Fe₂O₃2Fe+3CO₂ ，（2）80%
（3）尾氣處理 ：在導管口末端放一燃著的酒精燈，將多余的一氧化碳燒掉
【拓展延伸】（1）14．6%  （2）11．7%

試題分析：因為銅不與鹽酸反應，而取少量紅色粉末于試管中，滴加足量稀鹽酸，充分振蕩后觀察，發現固體全部溶解，得有色溶液，所以猜想①一定不成立，其中一定發生反應的化學方程式為6HCl+Fe₂O₃=2FeCl₃+3H₂O；又猜想③成立，向有色溶液（硫酸銅溶液）中插入一根潔凈的鐵絲，反應充分后，現象應是鐵絲表面有紅色物質生成；在裝置A中先通CO氣體的目的是排盡玻璃管內空氣，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+Fe₂O₃2Fe+3CO₂ ，根據表格中的實驗數據計算：紅色粉末中氧化鐵的質量為1．2÷48/160=4g，氧化鐵的質量分數為4/5×100%=80%，從環保角度看上述裝置有嚴重不足之處是沒有尾氣處理，應在導管口末端放一燃著的酒精燈，將多余的一氧化碳燒掉，以防污染空氣。
【拓展延伸】（1）設HCl的質量為X，生成NaCl質量為Y
2HCl+Na₂CO₃=2NaCl+H₂O+CO₂↑
73          117        44
X              Y        4．4g
73:44=X:4．4g   X=7．3g
所以鹽酸的質量分數=7．3g/50g×100%=14．6%
（2）117:44=Y：4．4g   Y=11．7g
所得溶液質量=54．4-4．4+50=100g
所得溶液的質量分數=11．7/100×100%=11．7%