Question

3．某化學(xué)興趣小組對(duì)一包干燥的紅色粉末組成進(jìn)行探究．請(qǐng)你參與并回答問(wèn)題：
【教師提醒】它由Cu、Fe₂O₃兩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：猜想①只有Cu； 猜想②只有Fe₂O₃； 猜想③是Cu、Fe₂O₃的混合物
【實(shí)驗(yàn)探究】同學(xué)們?yōu)榇_定紅色粉末的組成，稱取該粉末5.0g裝入硬質(zhì)玻璃管中，如圖1在通風(fēng)櫥中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．開(kāi)始時(shí)緩緩?fù)ㄈ隒O氣體，過(guò)一段時(shí)間后再加熱使其充分反應(yīng)．待反應(yīng)完全后，停止加熱，繼續(xù)通CO氣體直至玻璃管冷卻．

（1）在裝置A中先通CO氣體的目的是排凈裝置中的空氣，防止加熱時(shí)發(fā)生爆炸，A裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（2）反應(yīng)前后稱量相關(guān)裝置和物質(zhì)的總質(zhì)量，其數(shù)據(jù)如表：

反應(yīng)前	反應(yīng)后
玻璃管和紅色粉末的總質(zhì)量為37.3g	玻璃管和固體物質(zhì)的總質(zhì)量為36.1g

小丁同學(xué)分析表中的數(shù)據(jù)后，得出的結(jié)論是猜想③成立．
（3）小林同學(xué)認(rèn)為為了防止溶液倒吸，本實(shí)驗(yàn)停止加熱前應(yīng)先斷開(kāi)A和B的連接，小麗認(rèn)為不需要，理由是因?yàn)橐恢蓖ㄈ隒O氣體，B中溶液不會(huì)倒吸到A裝置中．
【反思評(píng)價(jià)】實(shí)驗(yàn)后小組內(nèi)有同學(xué)指出：如圖裝置未進(jìn)行尾氣的處理．于是有同學(xué)設(shè)計(jì)了用圖2裝置代替原裝置，實(shí)驗(yàn)裝置圖中采用虛線框內(nèi)的裝置，其作用有AB．
A．收集一氧化碳    B．吸收二氧化碳    C．檢驗(yàn)二氧化碳．

Answer 1

分析 本題是一道綜合性探究題，利用物質(zhì)的性質(zhì)不同設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)加以甄別，來(lái)探究紅色粉末的組成，先分別探究其中是否含有
Fe₂O₃、Cu等，逐步縮小范圍，然后再選擇適當(dāng)?shù)脑噭┖头椒ㄍㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)探究確定其組成．
【提出猜想】根據(jù)題中信息解答，單獨(dú)的氧化鐵也是紅色固體．
【實(shí)驗(yàn)探究】
（1）探究要考慮到CO具有可燃性，與玻璃管中的空氣混合受熱會(huì)發(fā)生爆炸，因此，應(yīng)先通CO排盡玻璃管中的空氣，然后再加熱．寫(xiě)出化學(xué)方程式，氧化鐵被還原出的鐵粉呈黑色．
（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，利用了一氧化碳的還原性和定量實(shí)驗(yàn)來(lái)確定是否有銅；
（3）一氧化碳一直向里通入，不會(huì)產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象．
【反思評(píng)價(jià)】由于一氧化碳有毒，排放到空氣中會(huì)污染空氣，因此要進(jìn)行尾氣處理．

解答 解：
【提出猜想】由于氧化銅氧化鐵均是紅色固體，所以紅色粉末可能的組成有：①只有Cu；②只有 Fe₂O₃；
③是Cu、Fe₂O₃的混合物
【實(shí)驗(yàn)探究】
（1）根據(jù)CO具有可燃性，與玻璃管中的空氣混合受熱會(huì)發(fā)生爆炸，因此，應(yīng)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，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式3CO+Fe₂O₃  $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，因此實(shí)驗(yàn)中觀察到A裝置中的現(xiàn)象為：部分紅色粉末變黑；
（2）如果只有銅，因?yàn)殂~不能和一氧化碳反應(yīng)，所以反應(yīng)后質(zhì)量應(yīng)該不變；
如果只有氧化鐵，則反應(yīng)后減少的質(zhì)量為：5.0g×$\frac{48}{160}$×100%=1.5g，而實(shí)驗(yàn)中減少的質(zhì)量為：37.3g-36.1g=1.2g，所以物質(zhì)中含有氧化鐵和銅．
（3）因?yàn)樵诜磻?yīng)中一直通入CO氣體直至冷卻，B中溶液不會(huì)倒吸到A裝置中；
【反思評(píng)價(jià)】
此反應(yīng)應(yīng)考慮到CO有毒，排放到空氣中會(huì)污染大氣，顯然，該裝置沒(méi)有對(duì)尾氣進(jìn)行處理，C的作用是收集一氧化碳、吸收二氧化碳、檢驗(yàn)二氧化碳、防止一氧化碳污染空氣等．
答案：
【提出猜想】只有Fe₂O₃ 
【實(shí)驗(yàn)探究】
（1）排凈裝置中的空氣，防止加熱時(shí)發(fā)生爆炸；3CO+Fe₂O₃ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ 2Fe+3CO₂；
（2）③； 
（3）因?yàn)橐恢蓖ㄈ隒O氣體，B中溶液不會(huì)倒吸到A裝置中．
【反思評(píng)價(jià)】AB．

點(diǎn)評(píng) 此類題目主要對(duì)煉鐵的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、操作步驟、尾氣處理、裝置連接及實(shí)驗(yàn)分析與評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行考查．熟練掌握該實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)原理以及實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)是解決此類問(wèn)題的關(guān)鍵．