Question

【題目】鐵、銅等金屬及其化合物在日常生產(chǎn)生活中用途非常廣泛。

I．實(shí)驗(yàn)室欲制備0.3molCu(NO3)2晶體，甲、乙兩同學(xué)分別設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案如下：

甲：CuCu(NO3)2 乙：CuCuOCu(NO3)2

(1)從綠色化學(xué)的角度分析， 同學(xué)的方案更合理。

(2)乙同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)通入O2的速率不宜過(guò)大，為便于觀(guān)察和控制產(chǎn)生O2的速率，宜選擇 裝置(填字母序號(hào))。

Ⅱ．某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究一包黑色粉是否由Fe3O4、CuO組成，探究過(guò)程如下：

(1)提出假設(shè)：

假設(shè)1．黑色粉末是CuO；

假設(shè)2．黑色粉末是Fe3O4；

假設(shè)3．黑色粉末是CuO和Fe3O4的混合物。

(2)設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)：

取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中滴加KSCN試劑。

①若假設(shè)1成立，則實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是溶液顯藍(lán)色。

②若假設(shè)2或3成立，則實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是 。

為進(jìn)一步探究，繼續(xù)向所得溶液加入足量鐵粉，若產(chǎn)生 的現(xiàn)象，則假設(shè)3成立。

有另一小組同學(xué)提出，若混合物中CuO含量較少，可能加入鐵粉后實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯。

查閱資料：Cu2+與足量氨水反應(yīng)生成深藍(lán)色溶液，Cu2++4NH3H2O=Cu(NH3)42++4H2O。

為探究是假設(shè)2還是假設(shè)3成立，另取少量粉末加稀硫酸充分溶解后，再加入足量氨水，若假設(shè)2成立，則產(chǎn)生 現(xiàn)象；若假設(shè)3成立，則產(chǎn)生 現(xiàn)象。

Ⅲ．由Fe3O4、FeO、CuO、Fe組成的固體混合物，在加熱條件下用足量的CO還原，得到金屬混合物2.86g，將生成的CO2氣體用足量的澄清石灰水吸收后，產(chǎn)生5.00g白色沉淀。固體混合物的質(zhì)量是 。

Answer 1

【答案】

I．(1)乙(2)BII．(2)②溶液變血紅色；有紅色固體析出；紅褐色沉淀，同時(shí)溶液呈無(wú)色；紅褐色沉淀，同時(shí)溶液呈深藍(lán)色III．3.66g

【解析】

試題分析：Ⅰ、(1)甲方案中放出的有毒氣體氮氧化物會(huì)造成對(duì)空氣的污染，因此，從保護(hù)環(huán)境的角度來(lái)看，甲方案不合理；乙方案銅和氧氣加熱生成氧化銅，氧化銅和硝酸反應(yīng)產(chǎn)生硝酸銅和水，因此反應(yīng)過(guò)程中沒(méi)有污染物，且原料的利用率高；故答案為：乙；

(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)通入O2的速率不宜過(guò)大，為便于觀(guān)察和控制產(chǎn)生O2的速率，分析裝置可知，利用分液漏斗控制加入過(guò)氧化氫的量能達(dá)到要求，裝置B中生成的氧氣通過(guò)濃硫酸可以干燥氧氣，同時(shí)觀(guān)察氣體氣泡冒出的速率控制生成氧氣的速率，所以選擇B裝置；故答案為：B；

Ⅱ、(2)該物質(zhì)是黑色固體，也可能既含有CuO又含有Fe3O4黑色粉末，或是CuO和Fe3O4的混合物；硫酸與氧化銅發(fā)生反應(yīng)：CuO+H2SO4=CuSO4+H2O，硫酸銅溶液顯藍(lán)色，若假設(shè)1成立，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為：溶液顯藍(lán)色，三價(jià)鐵離子與KSCN試劑絡(luò)合成紅色絡(luò)合物，所以如果所得溶液顯血紅色，證明加入硫酸后生成了三價(jià)鐵離子，說(shuō)明黑色物質(zhì)中含有Fe3O4，所以假設(shè)2或3都有可能，鐵粉與銅離子發(fā)生反應(yīng)：2Cu2++Fe=3Fe2++Cu，所以如果產(chǎn)生紅色物質(zhì)，證明溶液中存在銅離子，則黑色固體中含有CuO，故假設(shè)3正確，如果假設(shè)2成立，則加入硫酸后得到的溶液中含有三價(jià)鐵離子，加入氨水后生成氫氧化鐵紅褐色沉淀；如果假設(shè)3成立則加入硫酸后溶液中既含有三價(jià)鐵離子還含有銅離子，加入足量氨水反應(yīng)生成氫氧化鐵紅褐色沉淀；銅離子與氨水發(fā)生反應(yīng)Cu2++4NH3H2O═Cu(NH3)42++4H2O，鹽酸變?yōu)樯钏{(lán)色，故答案為：溶液顯血紅色；有紅色固體析出；紅褐色沉淀，同時(shí)溶液呈無(wú)色；紅褐色沉淀，同時(shí)溶液呈深藍(lán)色；

Ⅲ、發(fā)生的有關(guān)反應(yīng)為：Fe3O4+4CO3Fe+4CO2，FeO+COFe+CO2，CuO+COCu+CO2，根據(jù)反應(yīng)方程式判斷CO2中的O原子來(lái)源于CO和金屬氧化物，CO2的物質(zhì)的量等于金屬氧化物中氧原子的物質(zhì)的量，計(jì)算出氧化物中氧元素的質(zhì)量，金屬氧化物的質(zhì)量等于金屬的質(zhì)量加氧化物中氧元素的質(zhì)量，生成的CO2為=0.05mol，從反應(yīng)方程式可以看出，CO2中的O原子來(lái)源于CO和金屬氧化物，則氧化物中氧元素的物質(zhì)的量n(O)=0.05mol，m(O)=0.05mol×16g/mol=0.8g，所以金屬氧化物的質(zhì)量為2.86g+0.8g=3.66g；故答案為：3.66g。