Question

三氧化二鐵和氧化亞銅是紅色粉末，常作顏料。某校一化學實驗小組通過實驗來探究一紅色粉末是Fc₂O₃、Cu₂O或二者的混合物。探究過程如下：

查閱資料知：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l：紅色粉末是Fc₂O₃    假設2：紅色粉末是Cu₂O

假設3：紅色粉末是Fc₂O₃和Cu₂O的混合物

設計實驗：取少量粉末放人足量稀硫酸中，在所得溶液中再滴加KSCN溶液。

（1）若假設1成立，則實驗現象是__             。

（2）若滴入 KSCN溶液后溶液不變紅色，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？____。筒述你的理由              .

（3）若固體粉末完全溶解無固體存在，滴加KSCN溶液時溶液不變紅色，則證明原固體粉末是Fc₂O₃，和Cu₂O的混合物，則其質量比為____，寫出其中發生的氧化還原反應的離子方程式           。探究延伸：經實驗分析，確定紅色粉末為Fc₂O₃，和Cu₂O的混合物。

（4）實驗小組欲用加熱法測定Cu₂O的質量分數。取ag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bg，則混合物中Cu₂O的質量分數為          。

（5）實驗小組欲利用該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⁺、Fe³⁺、Fe²⁺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：

試回答：①試劑1為___         _，試劑2為            （填字母）。

②固體X的化學式為____，③操作I為_           。

 

Answer 1

【答案】

 

（1）固體完全溶解，溶液變為紅色；（2）不合理      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）10:9   Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O、2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺

（4）[9(b−a) ]/a ×100%；（5）①B、D②Fe（OH）₃ƒ 蒸發濃縮 ，冷卻結晶

【解析】

試題分析：（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；（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；（3）因為Cu₂O溶于硫酸生成Cu和CuSO₄，而H₂SO₄不能溶解Cu，所以混合物中必須有Fe₂O₃存在，使其生成的Fe³⁺溶解產生的Cu，反應的有關離子方程式為Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O、2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；溶液不變紅，且無固體殘留，即為恰好完全反應，氧化鐵和氧化亞銅的物質的量比值為1:1，質量比：10:9。

（4）Cu₂O～～～2CuO  質量增重△w  

144 g                    16 g 

m（Cu₂O）                （b-a） g 

所以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) ]/a ×100%；

（5）紅色粉末為Fe₂O₃和Cu₂O的混合物，由工藝流程可知，放入足量稀硫酸中會有Cu生成，Cu能將Fe³⁺還原為Fe²⁺，所得的溶液含有Fe²⁺，加入試劑1目的是Fe²⁺將為Fe³⁺，氯氣會引入氯離子，故試劑1應選擇B．H₂O₂；加入試劑2目的是調節溶液的PH值使Fe³⁺轉化為Fe（OH）₃沉淀除去，過濾得到硫酸銅溶液，氫氧化鈉會引入鈉離子，故試劑2應選擇Cu₂（OH）₂CO₃，得到的沉淀x為Fe（OH）₃，接下來蒸發濃縮，冷卻結晶。

考點：本題考查實驗的設計及評價，以及物質的組成的測定，難度較大，注意把握題給信息，是對所需知識的綜合考查，需要學生具有扎實的基礎與綜合運用分析能力．