Question

【題目】某化學興趣小組有一次活動的內容是:對一包干燥的紅色粉末組成進行探究。請你參與并回答有關問題。

【教師提醒】:它由Cu、Fe2O3、Fe(OH)3三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有: ①只有Cu；②只有Fe2O3；③只有Fe(OH)3；④是Fe2O3、Fe(OH)3的混合物；⑤是Cu、Fe2O3的混合物；⑥是Cu、Fe(OH)3的混合物。

【資料獲悉】:

（1）氫氧化鐵受熱分解為氧化鐵和水。（2）白色無水硫酸銅遇水變藍。

（3）氧化鐵可以和稀鹽酸反應生成氯化鐵和水。

（4）銅在黃色氯化鐵溶液中可以發生反應生成氯化亞鐵和氯化銅。

【探究思路】:利用物質的性質不同設計實驗加以甄別,先分別探究其中是否含有Fe(OH)3, 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其組成。 (裝置內空氣中的水蒸氣、二氧化碳忽略不計)

【實驗探究】:

（1）甲同學取適量紅色粉末裝入試管中,按圖1進行實驗。結果無水硫酸銅沒有變藍,從而排除猜想中的_________。(填猜想中的序號)

（2）在甲同學實驗結論的基礎上,乙同學另取少量紅色粉末于試管中,滴加足量稀鹽酸,振蕩后觀察,發現固體全部溶解,溶液變色。乙同學認為可以排除猜想中的①和⑤,而丙同學認為只能排除猜想①,你認為_________的觀點正確(填"乙"或"丙")。

（3）丁同學為進一步確定紅色粉末的組成,稱取5.0g該粉末裝入硬質玻璃管中,按圖2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,仍繼續通CO氣體直至玻璃管冷卻。反應前后稱量相關裝置和物質的總質量,其數據如下表:

組別	反應前	反應后
Ⅰ組	玻璃管和紅色粉末總質量為37.3g	玻璃管和固體物質總質量為36.1g
Ⅱ組	洗氣瓶和所盛溶液總質量為180.0g	洗氣瓶和物質總質量為183.1g

【交流討論】:

（1）在裝置中先通CO氣體的作用是________。

（2）應該選擇_________組的實驗數據計算來確定紅色粉末的組成。最終計算結果表明:該紅色粉末的組成是猜想中的第_________組(填序號)。

（3）實驗中觀察到A裝置中的現象為___________。

（4）為了防止溶液倒吸,本實驗停止加熱前是否需要先斷開A和B的連接處?_______(填"需要"或"不需要"),理由是________。

【反思評價】：從環保角度，圖二缺少尾氣處理裝置。

Answer 1

【答案】 346 丙 排盡裝置中空氣，防止爆炸。 Ⅰ 5 部分紅色粉末變黑 不需要 實驗結束后，一直在通一氧化碳

【解析】本題主要對煉鐵的實驗原理、實驗現象、操作步驟、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。

實驗探究：

（1）根據提供的資料：氫氧化鐵受熱分解為氧化鐵和水，白色無水硫酸銅遇水變藍。加熱紅色粉末，結果無水CuSO4沒有變藍，從而排除猜想中的含有Fe（OH）3的選項③④⑥；

（2）取紅色粉末于試管中，滴加足量稀鹽酸，振蕩后觀察，發現固體全部溶解，溶液變色；銅不能與稀鹽酸反應，可推斷排除猜想中的①，氧化鐵能與稀鹽酸反應生成氯化鐵和水，根據提供的資料：銅在黃色氯化鐵溶液中可以發生反應生成氯化亞鐵和氯化銅；紅色粉末可能是Fe2O3或Cu、Fe2O3的混合物，不能排除⑤；所以說同學的觀點正確；

交流討論：

（1）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：排盡裝置中空氣，防止爆炸；

（2）Ⅱ組實驗使用的是石灰水吸收二氧化碳，吸收的不夠完全使實驗數據不準確，應該使用Ⅰ組數據進行確定；

設：粉末中氧化鐵的質量為x

3CO+Fe2O32Fe+3CO2 固體△m

160 112 160-112=48

x 37.3g-36.1g=1.2g

x=4g，粉末共有5g，氧化鐵4g，所以含有銅粉；該紅色粉末的組成是猜想中的第⑤組；

（3）A裝置中發生反應的化學方程式為：3CO+Fe2O32Fe+3CO2；紅色粉末是Cu、Fe2O3的混合物，因此實驗中觀察到A裝置中的現象為：部分紅色粉末變黑；

（4）實驗結束后，一直在通一氧化碳直至冷卻，B中溶液不會倒吸到A裝置中，不需要先斷開A和B的連接處。