Question

7．某紅色固體粉末樣品可能含有Fe₂O₃和Cu₂O中的一種或兩種，某化學興趣小組對其組成進行探究．
資料支持：Cu₂O在酸性溶液中會發(fā)生反應：Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O．
方案一：
（1）學生甲取少量樣品于燒杯中，加入過量濃硝酸，產生一種紅棕色的氣體．由此可得出樣品中一定含有Cu₂O，寫出產生上述氣體的化學方程式Cu₂O+6HNO₃（濃）═2Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+3H₂O．
（2）進一步探究樣品中另一種成分．實驗操作步驟為：取少量（1）步驟溶液，滴加KSCN溶液，若溶液顯血紅色，說明樣品中含有Fe₂O₃，反之說明樣品中不含有Fe₂O₃．
方案二：
（3）學生乙取少量樣品于燒杯中，加入過量稀硫酸，并作出如下假設和判斷，結論正確的是C．
A．若固體全部溶解，說明樣品一定含有Fe₂O₃，一定不含有Cu₂O
B．若固體部分溶解，說明樣品一定含有Cu₂O，一定不含有Fe₂O₃
C．若固體全部溶解，再滴加KSCN溶液，溶液不變紅色，說明樣品一定含有Fe₂O₃和Cu₂O
方案三：
學生丙利用如圖所示裝置進行實驗，稱量反應前后裝置C中樣品的質量，以確定樣品的組成．回答下列問題：

（4）裝置A是氫氣的發(fā)生裝置，可以使用的藥品是AC
A．氫氧化鈉溶液和鋁片　　B．稀硝酸和鐵片    C．稀硫酸和鋅片　D．濃硫酸和鎂片
（5）下列實驗步驟的先后順序是①⑤③④②（填序號）．
①打開止水夾；
②關閉止水夾；
③點燃C處的酒精噴燈；
④熄滅C處的酒精噴燈
⑤收集氫氣并驗純．
（6）假設樣品全部參加反應，若實驗前樣品的質量為1.6克，實驗后稱得裝置C中固體的質量為1.3克．則樣品的組成是Fe₂O₃和Cu₂O．

Answer 1

分析 （1）樣品可能含有Fe₂O₃和Cu₂O中的一種或兩種，依據Cu₂O在酸性溶液中會發(fā)生反應：Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O分析可知，加入過量濃硝酸，產生一種紅棕色的氣體說明有還原硝酸的物質只有氧化鐵無此性質，判斷一定含有Cu₂O，氧化亞銅和濃硝酸反應生成硝酸銅，二氧化氮和水；
（2）探究樣品中氧化鐵可以利用被酸溶解后的溶液中的鐵離子性質設計檢驗；
（3）A、Fe₂O₃與硫酸反應生成硫酸鐵，也可以是氧化銅和氧化亞銅的混合物，若固體是Fe₂O₃和Cu₂O的混合物，放入足量稀硫酸中會有Cu生成，Cu恰好能將Fe³⁺還原為Fe²⁺，固體全部溶解；
B、固體若是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⁺，剩余固體可以是銅；
C、若固體全部溶解，所得溶液中滴加 KSCN 試劑時溶液不變紅色，則一定是Fe₂O₃和Cu₂O的混合物，放入足量稀硫酸中發(fā)生反應生成硫酸鐵、硫酸銅、銅，有Cu生成，固體恰好完全溶解，向溶液中滴加KSCN，溶液不變紅色，則生成Cu能與Fe³⁺恰好完全反應Fe²⁺；
（4）裝置A是氫氣的發(fā)生裝置，依據選項中生成氫氣的物質性質分析判斷；
（5）依據裝置圖和實驗目的分析判斷，實驗過程中，應先反應生成氫氣，驗純后加熱C處，反應后先熄滅C處酒精燈等到C處冷卻后再停止通氫氣，防止生成物被空氣中的氧氣氧化；
（6）依據極值方法分析計算反應前后固體質量變化分析判斷．

解答 解：（1）樣品可能含有Fe₂O₃和Cu₂O中的一種或兩種，依據Cu₂O在酸性溶液中會發(fā)生反應：Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O分析可知，加入過量濃硝酸，產生一種紅棕色的氣體說明有還原硝酸的物質只有氧化鐵無此性質，判斷一定含有Cu₂O，氧化亞銅和濃硝酸反應生成硝酸銅，二氧化氮和水，反應的化學方程式為：Cu₂O+6HNO₃（濃）═2Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+3H₂O，
故答案為：Cu₂O；Cu₂O+6HNO₃（濃）═2Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+3H₂O；
（2）檢驗另一種物質氧化鐵的存在，可以利用樣品溶解于酸溶液中的鐵離子現(xiàn)狀設計實驗驗證，取少量溶液與試管中，滴加KSCN溶液，若溶液顯血紅色，說明樣品中含有Fe₂O₃，反之說明樣品中不含有Fe₂O₃，
故答案為：滴加KSCN溶液，若溶液顯血紅色，說明樣品中含有Fe₂O₃，反之說明樣品中不含有Fe₂O₃；
（3）A、固體全部溶解，若固體是Fe₂O₃和Cu₂O的混合物，放入足量稀硫酸中會有Cu生成，Cu恰好能將Fe³⁺還原為Fe²⁺，故A錯誤；
B、固體若是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⁺，剩余銅，故B錯誤；
C、若固體全部溶解，再滴加KSCN溶液，溶液不變紅色，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⁺．說明樣品一定含有Fe₂O₃和Cu₂O，故C正確；
故答案為：C；
（4）A．氫氧化鈉溶液和鋁片反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，故A符合； 　　
B．稀硝酸和鐵片反應不能生成氫氣，故B不符合；　
C．稀硫酸和鋅片反應會生成氫氣，故C符合；　
D．濃硫酸和鎂片反應生成二氧化硫不能生成氫氣，故D不符合；
故答案為：AC；
（5）依據裝置圖分析，打開止水夾使裝置A中試劑發(fā)生反應生成氫氣，在裝置C導氣管處收集氫氣減小驗純，當氫氣純凈后，點燃C處酒精燈加熱反應完全，實驗結束先熄滅C處酒精燈，繼續(xù)通入氫氣至C處冷卻再停止通氫氣，實驗操作步驟先①打開止水夾，⑤收集氫氣并驗純，③點燃C處的酒精噴燈；④熄滅C處的酒精噴燈；②關閉止水夾，
故答案為：①⑤③④②；
（6）假設樣品全部參加反應，若實驗前樣品的質量為1.6克，實驗后稱得裝置C中固體的質量為1.3克，則
若全部是氧化鐵，反應為：Fe₂O₃+3H₂=2Fe+3H₂O△m
                        160                48g
                        1.6g               0.48g
若全部是氧化亞銅反應為Cu₂O+H₂=2Cu+H₂O△m
                     144              16g
                      1.6g            0.18g
題干中固體質量變化為1.6g-1.3g=0.3g，0.18g＜0.3g＜0.48g，所以怎么樣品中一定含有Fe₂O₃和Cu₂O，
故答案為：Fe₂O₃和Cu₂O．

點評 本題考查了物質組成的實驗分析應用，實驗過程分析，操作順序的分析判斷，應用極值計算判斷是常用解題方法，題目難度中等．