Question

某化學興趣小組有一次活動的內容是：對一包干燥的紅色粉末組成進行探究．請你參與并回答有關問題．
教師提醒：它由Cu、Fe₂O₃、Fe（OH）₃三種固體中的一種或兩種組成．
提出猜想：紅色粉末可能的組成有：
①只有Cu　　　　　　　　 ②只有Fe₂O₃
③只有Fe（OH）₃④是Fe₂O₃、Fe（OH）₃的混合物
⑤是Cu、Fe₂O₃的混合物　 ⑥是Cu、Fe（OH）₃的混合物
資料獲悉：（1）2Fe（OH）₃ Fe₂O₃+3H₂O
（2）白色無水CuSO₄遇水變藍
（3）Cu在FeCl₃溶液中發生反應：2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂
探究思路：利用物質的性質不同設計實驗加以甄別，先分別探究其中是否含有Fe（OH）₃、Cu等，逐步縮小范圍，然后再選擇適當的試劑和方法通過實驗探究其組成．
（裝置內空氣中的水蒸氣、CO₂忽略不計）
實驗探究：

（1）甲同學取適量紅色粉末裝入試管中，按圖1進行實驗．結果無水CuSO₄沒有變藍，從而排除猜想中的______．（填猜想中的序號）
（2）在甲同學實驗結論的基礎上，乙同學另取少量紅色粉末于試管中，滴加足量稀鹽酸，振蕩后觀察，發現固體全部溶解，溶液變色．乙同學認為可以排除猜想中的①和⑤，而丙同學認為只能排除猜想①，你認為______的觀點正確（填“乙”“丙”）．
（3）丁同學為進一步確定紅色粉末的組成，稱取該粉末5.0g裝入硬質玻璃管中，按圖2在通風櫥中進行實驗．開始時緩緩通入CO氣體，過一段時間后再加熱使其充分反應．待反應完全后，停止加熱，仍繼續通CO氣體直至玻璃管冷卻．反應前后稱量相關裝置和物質的總質量，其數據如下表：

	反應前	反應后
Ⅰ 組	玻璃管和紅色粉末的總質量為37.3g	玻璃管和固體物質的總質量為36.1g
Ⅱ 組	洗氣瓶和所盛溶液 的總質量為180.0g	洗氣瓶和瓶中物質 的總質量為183.1g

交流討論：
（1）在裝置A中先通CO氣體的作用是______．
（2）應該選擇______組的實驗數據計算來確定紅色粉末的組成．最終計算結果表明：該紅色粉末的組成是猜想中的第______組（填序號）．
（3）寫出A裝置中發生反應的化學方程式______；實驗中觀察到A裝置中的現象為______．
（4）為了防止溶液倒吸，本實驗停止加熱前是否需要先斷開A和B的連接處？______（填“需要”或“不需要”），理由是______．
反思評價：戊同學指出：從環保角度，圖2裝置有嚴重不足之處．你認為應該如何改進？______．
拓展延伸：有同學提出丁同學上述實驗中的CO還可以用H₂代替，并將圖28-2中B裝置換成盛有堿石灰（生石灰和氫氧化鈉固體混合物）的干燥管，來確定該紅色粉末的組成，你認為是否可行？______（填“可行”或“不可行”）．

Answer 1

解：（1）2Fe（OH）₃ Fe₂O₃+3H₂O，白色無水CuSO₄遇水變藍，按圖1進行實驗．結果無水CuSO₄沒有變藍，即無水生成，說明固體中不含Fe（OH）₃，可排除猜想中的③④⑥，
故答案為：③④⑥；
（2）Cu在FeCl₃溶液中發生反應：2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂ ，取紅色粉末于試管中，滴加足量稀鹽酸，振蕩后觀察，發現固體全部溶解，溶液變色，可推斷排除猜想中的①，故紅色粉末可能是Fe₂O₃ 或Cu、Fe₂O₃的混合物，所以說丙同學的觀點正確，故答案為：丙；
（3）（1）根據CO具有可燃性，與玻璃管中的空氣混合受熱會發生爆炸，因此，應先通CO排盡玻璃管中的空氣，然后再加熱．所以在裝置A中先通CO氣體的作用是：排凈裝置中的空氣（或防止CO和裝置中的空氣混合受熱發生爆炸），
故答案為：排凈裝置中的空氣（或防止CO和裝置中的空氣混合受熱發生爆炸）；
（2））Ⅱ組實驗使用的是石灰水吸收二氧化碳，吸收的不夠完全使實驗數據不準確，應該使用Ⅰ組數據進行確定
設粉末中氧化鐵的質量為x
3CO+Fe₂O₃2Fe+3CO₂ 固體△m
160 112 48
x 1.2g
=
x=4g
而粉末共有5g，氧化鐵4g，所以含有銅粉，
故答案為：Ⅰ；⑤；
（3）氧化鐵能與一氧化碳反應生成黑色的鐵粉，反應為3CO+Fe₂O₃2Fe+3CO₂，而銅不與一氧化碳反應，
故答案為：3CO+Fe₂O₃2Fe+3CO₂；部分紅色粉末變黑；
（4）實驗結束后，需要繼續通入一氧化碳直到玻璃管冷卻，CO氣體進入B中溶液中，所以不會出現倒吸現象，
一氧化碳有毒，需要進行尾氣處理，可以在B裝置后放一燃著的酒精燈，
因氫氣具有還原性，能代替一氧化碳來還原氧化鐵，生成的水能被堿石灰充分吸收，可以計算出Fe₂O₃的質量，確定固體的成分，
故答案為：不需要；因為一直通入CO氣體進入B中，B中溶液不會倒吸到A裝置中；在B裝置后放一燃著的酒精燈；可行．
分析：（1）根據2Fe（OH）₃ Fe₂O₃+3H₂O，白色無水CuSO₄遇水變藍來分析；
（2）根據Cu與鹽酸不反應，Fe₂O₃、Fe（OH）₃與鹽酸不反應以及Cu在FeCl₃溶液中發生反應：2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂來分析；
（3）（1）根據CO具有可燃性，與玻璃管中的空氣混合受熱會發生爆炸；
（2）第Ⅱ組數據，因石灰水少量，不能證明二氧化碳完全反應，根據選擇Ⅰ組的實驗數據根據方程式來計算確定紅色粉末的組成．
（3）氧化鐵能與一氧化碳反應生成黑色的鐵粉，而銅不與一氧化碳反應；
（4）根據實驗結束后，需要繼續通入一氧化碳直到玻璃管冷卻來分析；根據一氧化碳有毒，需要進行尾氣處理來分析；根據氫氣具有還原性，能代替一氧化碳來還原氧化鐵，生成的水能被堿石灰充分吸收來分析．
點評：本題考查了混合粉末組成的測定，完成此題，可以依據題干提供的信息結合已有的知識進行，難度較大．