Question

三氧化二鐵和氧化亞銅都是紅色粉末，常用作顏料．某校一化學實驗小組通過實驗來探究一紅色粉末是Fe₂O₃、Cu₂O或二者混合物．探究過程如下：
查閱資料：Cu₂O是一種堿性氧化物，溶于稀硫酸生成Cu和CuSO₄，在空氣中加熱生成CuO
提出假設
假設1：紅色粉末是Fe₂O₃
假設2：紅色粉末是Cu₂O
假設3：紅色粉末是Fe₂O₃和Cu₂O的混合物
設計探究實驗
取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中再滴加 KSCN 試劑．
（1）若假設1成立，則實驗現象是

溶液變為血紅色

．
（2）若滴加 KSCN 試劑后溶液不變紅色，則證明原固體粉末中一定不含三氧化二鐵．你認為這種說法合理嗎？

不合理

簡述你的理由（不需寫出反應的方程式 ）

Cu能將Fe³⁺還原為Fe²⁺

．
（3）若固體粉末完全溶解無固體存在，滴加 KSCN 試劑時溶液不變紅色，則證明原固體粉末是

Fe₂O₃和Cu₂O的混合物

，寫出發生反應的離子方程式

Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O；2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺

．
探究延伸
經實驗分析，確定紅色粉末為Fe₂O₃和Cu₂O的混合物．
（4）實驗小組欲用加熱法測定Cu₂O的質量分數．取a g固體粉末在空氣中充分加熱，待質量不再變化時，稱其質量為bg（ b＞a），則混合物中Cu₂O的質量分數為

9(b-a)

a

×100%

．
（5）實驗小組欲利用該紅色粉末制取較純凈的膽礬 （CuS0₄.5H₂0）．經查閱資料得知，在溶液中通過調節溶液的酸堿性而使Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺分別生成沉淀的pH 如下：

物質	Cu（OH）2	Fe（OH）2	Fe（OH）3
開始沉淀pH	6.0	7.5	1.4
沉淀完全pH	13	14	3.7

實驗室有下列試劑可供選擇：A．氯水  B．H₂O₂   C．NaOH   D．Cu2（OH）₂CO₃
實驗小組設計如下實驗方案：

試回答：
①試劑I為

B

，試劑II為

D

（填字母）．
②固體X的化學式為

Fe（OH）₃

．
③操作I為

加熱蒸發

．

Answer 1

分析：（1）Fe³⁺遇到KSCN溶液呈紅色；
（2）Cu₂O遇到酸產生Cu，Cu能與Fe³⁺反應；
（3）若固體全部溶解，則一定存在Fe₂O₃和Cu₂O；
（4）依據題意，能發生反應的物質為Cu₂O，最后變成CuO，增加的質量就是反應的氧氣的質量，根據質量差計算可以得出Cu₂O的質量分數；
（5）根據表格可知，Fe（OH）₃完全沉淀時，pH最小，故應將Fe²⁺先轉化為Fe³⁺，在利用增大pH的方法除去溶液中的Fe³⁺，但是所加物質不能增加新的雜質．

解答：解：（1）若假設1成立，則溶液中含有Fe³⁺，遇到KSCN溶液呈紅色．故答案為：溶液變為血紅色；
（2）如果混合物中含有Cu₂O，遇到酸產生Cu，Cu能與Fe³⁺反應，故此種說法不正確．故答案為：不合理；Cu能將Fe³⁺還原為Fe²⁺；
（3）若固體全部溶解，則一定存在Fe₂O₃和Cu₂O，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⁺溶解產生的Cu．
故答案為：Fe₂O₃和Cu₂O的混合物；Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O；2 Fe³⁺+Cu=2 Fe²⁺+Cu²⁺；
（4）依據題意，能發生反應的物質為Cu₂O，最后變成CuO，增加的質量就是反應的氧氣的質量，根據質量差計算可以得出Cu₂O的質量分數．
設樣品中氧化亞銅的質量為m，
2Cu₂O+O₂═4CuO△m
288g             32g
 m              （b-a）g
 m=

288g×(b-a)g

32g

=9（b-a）g，混合物中Cu₂O的質量分數為

9(b-a)

a

×100%，故答案為：

9(b-a)

a

×100%；
（5）根據表格可知，Fe（OH）₃完全沉淀時，pH最小，故應將Fe²⁺先轉化為Fe³⁺，在利用增大pH的方法除去溶液中的Fe³⁺，但是所加物質不能增加新的雜質，故第一步氧化劑應是H₂O₂，再加入Cu₂（OH）₂CO₃，調節pH，使溶液中的Fe³⁺生成沉淀除去．濾液成分為硫酸銅，經加熱蒸發、過濾后可得五水硫酸銅晶體．
故答案為：①B；D；②Fe（OH）₃；③加熱蒸發．

點評：本題考查實驗的設計及評價，以及物質的組成及含量的測定，本題難度較大，做題時注意把握題給信息．