Question

【題目】黃銅礦（CuFeS2）是煉鋼和煉銅的主要原料，在高溫下灼燒生成三氧化二鐵和氧化亞銅．三氧化二鐵和氧化亞銅都是紅色粉末，常用作顏料．某學校化學興趣小組通過實驗來探究﹣紅色粉末是Fe2O3、Cu2O或兩者的混合物，探究過程如下：[查閱資料]Cu2O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．
[提出探究實驗]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 ．
（2）滴加KSCN試劑后溶液不變紅色，某同學認為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？ ． 簡述你的理由（不需要寫出反應的化學方程式） ．
（3）若固體粉末完全溶液無固體存在，滴加KSCN試劑時溶液不變紅色，則證明原固體粉末是 ， 寫出發生的氧化還原反應的離子方程式： ．
（4）[探究延伸]經試驗分析，確定紅色粉末為Fe2O3和Cu2O的混合物．實驗小組稱取3.04g該紅色粉末，設計如下實驗方案進行實驗．經查資料得知，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
開始沉淀時的pH	6.0	7.5	1.4
沉淀完全時的pH	13	14	3.7

步驟Ⅰ：將3.04g紅色粉末溶于足量稀硫酸中，再加入足量H2O2溶液，振蕩，得澄清透明溶液X．
步驟Ⅱ：在溶液X中加入適量Cu（OH）2粉末，調節溶液pH=4.0，過濾，得紅褐色沉淀Y和濾液Z．
步驟Ⅲ：將沉淀Y充分灼燒，得1.6g紅色固體M．
步驟Ⅳ：將濾液Z蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾，得6.0gCuSO45H2O晶體．
①沉淀Y的化學式為 ．
②步驟Ⅳ中不需要用到的實驗儀器 ．
a．燒杯b．玻璃棒c．分液漏斗d．酒精燈e．鐵架臺（帶鐵圈）f．托盤天平g．量筒h．蒸發皿i．容量瓶．
③紅色粉末樣品中Cu2O的質量分數為 ．

Answer 1

【答案】
（1）固體完全溶解，溶液呈血紅色
（2）不合理；當原固體粉末為Fe2O3和Cu2O的混合物時，加入稀H2SO4后產生的Fe3+與Cu反應生成Fe2+ ， 滴加KSCN溶液后也可能不變紅色
（3）Fe2O3和Cu2O；Cu2O+2H+═Cu+Cu2++H2O、2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+
（4）Fe（OH）3；cgi；47.4%
【解析】解：（1）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，若假設1成立，紅色粉末是Fe2O3 ， 則實驗現象是固體完全溶解，溶液呈血紅色，所以答案是：固體完全溶解，溶液呈血紅色；（2）滴加KSCN試劑后溶液不變紅色，說明溶液中無鐵離子，可能是氧化亞銅在酸中發生氧化還原反應生成氧化銅和銅，生成的銅能把鐵離子還原為亞鐵離子，使溶液遇到硫氰酸鉀不變紅色，所以滴加KSCN試劑后溶液不變紅色，不能說明原混合物不含氧化鐵，
所以答案是：不合理；當原固體粉末為Fe2O3和Cu2O的混合物時，加入稀H2SO4后產生的Fe3+與Cu反應生成Fe2+ ， 滴加KSCN溶液后也可能不變紅色；（3）固體完全溶解，無固體存在，說明固體含有氧化鐵和氧化亞銅；反應生成的銅會和鐵離子全部反應，反應的離子方程式為：Cu2O+2H+═Cu+Cu2++H2O、2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+；
所以答案是：Fe2O3和Cu2O；Cu2O+2H+═Cu+Cu2++H2O、2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+；（4）①紅色粉末為Fe2O3和Cu2O的混合物溶于硫酸后，氧化亞銅反應生成的銅會還原鐵離子為亞鐵離子，加入氧化劑過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，過程分析判斷固體Y為氫氧化鐵沉淀；調節溶液PH使鐵離子全部沉淀，為不引入雜質需要加入氧化銅或堿式碳酸銅調節溶液PH；
所以答案是：Fe（OH）3；
②步驟Ⅳ是溶液中得到溶質結晶水合物；是通過蒸發濃縮冷卻結晶，過濾洗滌干燥得到晶體，需要用到儀器有：a．燒杯，b．玻璃棒，d．酒精燈，e．鐵架臺（帶鐵圈），f．托盤天平，h．蒸發皿；
步驟Ⅳ中不需要用到的實驗儀器：c．分液漏斗，g．量筒，i．容量瓶；
所以答案是：cgi；
③經試驗分析，確定紅色粉末為Fe2O3和Cu2O的混合物，
步驟Ⅰ：將3.04g紅色粉末溶于足量稀硫酸中，再加入足量H2O2溶液，氧化亞鐵離子為鐵離子，振蕩，得澄清透明溶液X．
步驟Ⅱ：在溶液X中加入適量Cu（OH）2粉末，調節溶液pH=4.0，過濾，得紅褐色沉淀Y為氫氧化鐵和濾液Z為硫酸銅溶液．
步驟Ⅲ：將沉淀Y充分灼燒，得1.6g紅色固體M為Fe2O3 ， 物質的量= =0.01mol
步驟Ⅳ：將濾液Z蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾，得6.0gCuSO45H2O晶體，物質的量= =0.024mol．
紅色粉末樣品中Cu2O的質量分數= ×100%=47.4%，
所以答案是：47.4%．