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

沒有紅色不溶物，滴加KSCN溶液，溶液變為紅色

．
（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（不需要寫出反應的方程式）

Cu能將Fe³⁺還原為Fe²⁺

．
[探究延伸]
經實驗分析，確定紅色粉末為Fe₂O₃和Cu₂O的混合物．
（3）該實驗小組的甲同學欲用加熱法測定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b g（b＞a），則混合物中Cu₂O的質量分數為

100(b-a)

a

%

．
（4）該實驗小組的乙同學取一定量固體，向其中逐滴滴入稀硫酸，至固體恰好完全溶解，并向溶液中滴加KSCN，溶液不變紅色．則Fe₂O₃和Cu₂O的物質的量之比為：

1：1

．
（5）該實驗小組的丙同學在甲和乙基礎上，取a g固體粉末，用足量的H₂還原，將反應后得到的固體溶于50mL c mol/L的稀硝酸中，固體完全溶解，向溶液中滴加KSCN，溶液也不變紅色．則該同學可收集到的氣體（標況下）

11200

57

 mL（用含a的式子表示，需化簡，不必換算成小數，下同），稀硝酸的濃度c=

40a

57

mol/L．

Answer 1

分析：（1）Fe₂O₃與硫酸反應生成硫酸鐵，鐵離子遇KSCN溶液紅色；
（2）紅色粉末若是Fe₂O₃和Cu₂O的混合物，放入足量稀硫酸中會有Cu生成，Cu能將Fe³⁺還原為Fe²⁺，滴加KSCN試劑后溶液可能不變紅色；
（3）加熱方式反應2Cu₂O+O₂=4CuO，固體質量增重，根據固體增重利用差量法計算Cu₂O的質量，再利用質量分數等于計算；
（4）Fe₂O₃和Cu₂O的混合物，放入足量稀硫酸中分數反應生成硫酸鐵、硫酸銅、銅會有Cu生成，固體恰好完全溶解，向溶液中滴加KSCN，溶液不變紅色，則生成Cu能與Fe³⁺恰好完全反應Fe²⁺，據此計算；
（5）a g固體粉末，用足量的H₂還原，固體為Fe、Cu，固體完全溶解于稀硝酸中，向溶液中滴加KSCN，溶液也不變紅色，數目生成硝酸亞鐵、硝酸銅，同時生成NO，硝酸完全反應，沒有剩余．計算出Fe、Cu的物質的量，根據電子轉移守恒計算n（NO），進而計算NO體積；原硝酸溶液中n（HNO₃）=n（NO）+2n[Fe（NO₃）₂]+2n[Cu（NO₃）₂]，據此計算．

解答：解：（1）若紅色粉末是Fe₂O₃，Fe₂O₃與硫酸反應生成硫酸鐵，沒有紅色不溶物，滴加KSCN溶液，溶液變為紅色，故答案為：沒有紅色不溶物，滴加KSCN溶液，溶液變為紅色；
（2）紅色粉末若是Fe₂O₃和Cu₂O的混合物，放入足量稀硫酸中會有Cu生成，Cu能將Fe³⁺還原為Fe²⁺，滴加KSCN試劑后溶液可能不變紅色，所以說法不合理，
故答案為：不合理；Cu能將Fe³⁺還原為Fe²⁺；
（3）Cu₂O～～～2CuO  質量增重△w  
    144 g                 16 g  
  m（Cu₂O）                （b-a） g       
m（Cu₂O）=

144g×(b-a)g

16g

=9（b-a）g，
故混合物中Cu₂O的質量分數為

9(b-a)g

ag

×100%=

100(b-a)

a

%，
故答案為：

100(b-a)

a

%；
（4）發生反應Cu₂O+H₂SO₄=Cu+CuSO₄+H₂O，Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，Cu+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Cu²⁺，固體恰好完全溶解，向溶液中滴加KSCN，溶液不變紅色，則生成Cu能與Fe³⁺恰好完全反應Fe²⁺，有如下關系式：Cu₂O～Cu～2Fe³⁺～Fe₂O₃，故混合物中n（Cu₂O）=n（Fe₂O₃），所以n（Cu₂O）：n（Fe₂O₃）=1：1，故答案為：1：1；
（5）混合物中n（Cu₂O）：n（Fe₂O₃）=1：1，所以n（Cu₂O）=n（Fe₂O₃）=

ag

144g/mol+160g/mol

=

a

304

mol，
用足量的H₂還原，固體為Fe、Cu，固體完全溶解于稀硝酸中，向溶液中滴加KSCN，溶液也不變紅色，數目生成硝酸亞鐵、硝酸銅，同時生成NO，
根據元素守恒、電荷守恒有n（NO）×3=

a

304

mol×2×2+

a

304

mol×2×2，解得n（NO）=

a

114

mol，所以NO氣體的體積為

a

114

mol×22.4L/mol=

22.4

114

L=

11200

57

mL；
原硝酸溶液中n（HNO₃）=n（NO）+2n[Fe（NO₃）₂]+2n[Cu（NO₃）₂]=

a

114

mol+

a

304

mol×2×2+

a

304

mol×2×2=

4a

114

mol，故原硝酸的濃度c=

4a 114 mol

0.05L

=

40a

57

mol/L，
故答案為：

11200

57

；

40a

57

．

點評：本題考查了實驗方案設計中的有關問題，難度較大，計算量較大，做題時要細心，防止計算失誤．