Question

某化学兴趣小组有一次活动的内容是：对一包干燥的红色粉末组成进行探究．请你参与并回答有关问题．

教师提醒：它由Cu、Fe₂O₃、Fe（OH）₃三种固体中的一种或两种组成．

提出猜想：红色粉末可能的组成有：

①只有Cu    ②只有Fe₂O₃③是Cu、Fe（OH）₃的混合物

④是Fe₂O₃、Fe（OH）₃的混合物     ⑤是Cu、Fe₂O₃的混合物     ⑥只有Fe（OH）₃

资料获悉：（1）2Fe（OH）₃Fe₂O₃+3H₂O

（2）Cu在FeCl₃溶液中发生反应：2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂

探究思路：利用物质的性质不同设计实验加以甄别，先分别探究其中是否含有Fe（OH）₃、Cu等，逐步缩小范围，然后再选择适当的试剂和方法通过实验探究其组成．

（装置内空气中的水蒸气、CO₂忽略不计）

实验探究：

（1）甲同学取适量红色粉末装入试管中，按图1进行实验．结果无水CuSO₄没有变蓝，从而排除猜想中的　．（填猜想中的序号）

（2）在甲同学实验结论的基础上，乙同学另取少量红色粉末于试管中，滴加足量稀盐酸，振荡后观察，发现固体全部溶解，溶液变色．乙同学认为可以排除猜想中的①和⑤，而丙同学认为只能排除猜想①，你认为　　的观点正确（填“乙”或“丙”）．

（3）丁同学为进一步确定红色粉末的组成，称取该粉末5.0g装入硬质玻璃管中，按图2在通风橱中进行实验．开始时缓缓通入CO气体，过一段时间后再加热使其充分反应．待反应完全后，停止加热，仍继续通CO气体直至玻璃管冷却．反应前后称量相关装置和物质的总质量，其数据如下表：

	反应前	反应后
Ⅰ 组	玻璃管和红色粉末的总质量为37.3g	玻璃管和固体物质的总质量为36.1g
Ⅱ 组	洗气瓶和所盛溶液的总质量为180.0g	洗气瓶和瓶中物质的总质量为183.1g

交流讨论：

①在装置A中先通CO气体的作用是　．

②应该选择　　组的实验数据计算来确定红色粉末的组成．最终计算结果表明：该红色粉末的组成是猜想中的第　　组（填序号）．

③写出A装置中发生反应的化学方程式　 　；实验中观察到A装置中的现象为　红棕色粉未变黑色　．

④为了防止溶液倒吸，本实验停止加热前是否需要先断开A和B的连接处？　不需要　（填“需要”或“不需要”），理由是　　．

反思评价：戊同学指出：从环保角度，图29﹣2装置有严重不足之处．请指出不足并加以改进？　　．

拓展延伸：有同学提出丁同学上述实验中的CO还可以用H₂代替，并将图2中B装置换成盛有碱石灰（生石灰和氢氧化钠固体混合物）的干燥管，来确定该红色粉末的组成，你认为是否可行？　　（填“可行”或“不可行”）．

　

Answer 1

分析：

本题是一道综合性探究题，利用物质的性质不同设计实验加以甄别，来探究红色粉末的组成，先分别探究其中是否含有Fe（OH）3、Cu等，逐步缩小范围，然后再选择适当的试剂和方法通过实验探究确定其组成． 根据【资料获悉】中的（1）（2）（3）和探究（1）可排除猜想中的 ③④⑥， 根据【资料获悉】（3）和探究（2）可排除猜想中的①，故红色粉末可能是Fe2O3 或Cu、Fe2O3的混合物，探究（3）利用了一氧化碳的还原性和定量实验来确定是否有铜． 探究（3）要考虑到CO具有可燃性，与玻璃管中的空气混合受热会发生爆炸，因此，应先通CO排尽玻璃管中的空气，然后再加热．应考虑到CO有毒，排放到空气中会污染大气，显然，该装置没有对尾气进行处理． 因此主要是利用了氢氧化铁受热能分解生成水，可以通过无水硫酸铜粉末颜色的变化进行确定，铜不与盐酸反应却能与氯化铁反应，一氧化碳是可燃性气体，不纯遇热可能会发生爆炸现象，此气体有毒，实验中必须进行尾气处理，能还原氧化铁生成黑色的铁粉和二氧化碳，定量研究混合物的组成必须保证实验数据的准确性．

解答：

解：实验探究：（1）无水CuSO4没有变蓝，说明没有水生成，而氢氧化铁能分解生成水，所以不可能含有氢氧化铁； （2）取少量红色粉末于试管中，滴加足量稀盐酸，振荡后观察，发现固体全部溶解，溶液变色，而铜不能与盐酸反应，氧化铁能与盐酸反应生成氯化铁，生成的氯化铁能与铜反应生成氯化亚铁和氯化铜，所以不能只含有铜，丙的观点正确． 交流讨论：（1）一氧化碳属于可燃性气体，不纯遇热可能发生爆炸； （2）Ⅱ组实验使用的是石灰水吸收二氧化碳，吸收的不够完全使实验数据不准确，应该使用Ⅰ组数据进行确定， 设粉末中氧化铁的质量为x 3CO+Fe2O32Fe+3CO2   固体△m     160         112          48      x                       1.2g =     x=4g 粉末共有5g，氧化铁4g，所以含有铜粉； （3）氧化铁能与一氧化碳反应生成黑色的铁粉，而铜不与一氧化碳反应； （4）实验结束后，需要继续通入一氧化碳直到玻璃管冷却，不会出现倒吸现象； 反思评价：一氧化碳有毒，需要进行尾气处理； 拓展延伸：氢气具有还原性，能代替一氧化碳来还原氧化铁，生成的水能被碱石灰充分吸收 故答案为：（1）③④⑥； （2）丙； （3）①排尽装置中空气，防止发生爆炸； ②I；⑤ ③Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；红棕色粉未变黑色 ④不需要，因为停止加热仍继续通CO至玻璃管冷却 没有进行尾气处理； 应在B装置后加酒精灯点燃或用气球回收；可行；