Question

三氧化二鐵和氧化亞銅都是紅色粉末，常用作顏料．某校化學實驗小組通過實驗探究某紅色粉末是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．
設計探究實驗：取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中滴加KSCN試劑．
（1）若只有Fe₂O₃，則實驗現象是

固體完全溶解，溶液呈血紅色

．
（2）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，則此過程中的離子反應為：

Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺

．
（3）經實驗分析，確定紅色粉末為Cu₂O和Fe₂O₃的混合物．實驗小組欲測定Cu₂O的質量分數．已知Cu₂O在空氣中加熱生成CuO．
測定流程：

實驗中操作A的名稱為

恒重操作

．
灼燒過程中，所需儀器有：酒精燈、玻璃棒、

坩堝

等（夾持儀器除外）．
（4）寫出混合物中Cu₂O的質量分數的表達式

9(b-a)

a

（或

900(b-a)

a

%）

．
實驗小組欲利用紅色粉末制取較純凈的膽礬（CuSO₄?5H₂O）．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制取膽礬：

（5）用試劑編號表示：試劑l為

B

，試劑2為

D

．
（6）為什么先“氧化”后“調節pH”？pH控制范圍為多少？

由于亞鐵離子和銅離子開始沉淀、沉淀完全的pH值很接近，難以分離，把亞鐵離子氧化為鐵離子，pH控制范圍：3.7＜pH＜6將鐵離子轉化為沉淀而被除去

．

Answer 1

分析：（1）只有Fe₂O₃，固體會完全溶解，在所得溶液中滴加KSCN試劑，溶液呈現血紅色；
（2）涉及的反應有氧化鐵和稀硫酸反應、氧化亞銅和稀硫酸反應、生成的銅和生成的鐵離子反應三個方程式；
（3）操作A名稱是恒重操作；根據灼燒需要的儀器完成；
（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⁺，再利用增大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；
（6）根據表中使Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺分別生成沉淀的pH數據，氫氧化亞鐵和氫氧化銅完全沉淀的PH接近，難以分離，所以先“氧化”后“調節pH”；再根據表中數據選擇合適的PH范圍．

解答：解：（1）若只有Fe₂O₃，放入足量稀硫酸中，固體會全部溶解，滴加硫氰化鉀溶液，溶液呈現血紅色，
故答案是：固體完全溶解，溶液呈血紅色；
（2）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，說明生成的鐵離子與氧化亞銅和稀硫酸反應生成的銅反應生成了亞鐵離子，反應的離子方程式有：Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O、2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺，
故答案是：Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O、2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺；
（3）實驗中操作A的名稱是：恒重操作；灼燒過程中，所需儀器有：酒精燈、玻璃棒、坩堝等，
故答案是：恒重操作；坩堝；
（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

（或

900(b-a)

a

%）
（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⁺，再利用增大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，所以試劑l是氧化劑H₂O₂，再加入試劑2Cu₂（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；
（6）根據表中數據，由于亞鐵離子和銅離子開始沉淀、沉淀完全的pH值很接近，難以分離，所以把亞鐵離子氧化為鐵離子；
鐵離子開完全沉淀的PH是3.7，銅離子開始沉淀的PH是6.0，所以pH控制范圍是：3.7＜pH＜6，將鐵離子轉化為沉淀而被除去，
故答案是：由于亞鐵離子和銅離子開始沉淀、沉淀完全的pH值很接近，難以分離，把亞鐵離子氧化為鐵離子，pH控制范圍：3.7＜pH＜6將鐵離子轉化為沉淀而被除去．

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．