Question

现有一包干燥的红色粉末，它是由Cu、Fe₂O₃二种固体中的一种或两种组成，某化学兴趣小组对这包红色粉末的组成进行探究．请你参与并回答有关问题．
查阅资料：Cu在FeCl₃溶液中发生反应：2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂
（1）甲同学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．甲同学认为红色粉末中只有Fe₂O₃，而乙同学认为可能只有Fe₂O₃也可能是Cu、Fe₂O₃的混合物，你认为______的观点正确（填“甲”或“乙”）．
（2）丙同学为进一步确定红色粉末的组成，称取该粉末10.0g装入硬质玻璃管中，按如图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，记录两组数据如下表：

	反应前	反应后
Ⅰ 组	玻璃管和红色粉末的总质量为37g	玻璃管和固体物质的总质量为34.6g
Ⅱ 组	洗气瓶B和所盛溶液的总质量为180.0g	洗气瓶B和瓶中物质的总质量为181.1g

①由上表的数据可分析出，反应后硬质玻璃管及所盛固体总质量减少的是______的质量．实验中观察到A装置中的现象为______．
②应该选择______组的实验数据计算来确定红色粉末的组成．请你计算反应后固体中铁粉的质量 （ 写出计算过程 ）最终计算结果表明：该红色粉末的组成是______
（3）①为了防止溶液倒吸，请判断本实验停止加热前是否需要先断开A和B的连接处并说明理由？______．
②从环保角度，上图装置有严重不足之处．你认为应该如何改进？______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根据氧化铁与稀盐酸可反应及Cu在FeCl₃溶液中发生的反应分析甲、乙判断的正确性；
（2）①根据氧化铁与一氧化碳的反应原理可知，反应后硬质玻璃管及所盛固体总质量减少的是氧化铁中氧元素的质量；并依据反应原理及氧化铁、铁粉的颜色分析解答；
②Ⅱ组实验使用的是石灰水吸收二氧化碳，吸收的可能不够完全从而使实验数据不准确，应该使用Ⅰ组数据进行分析；然后依据元素的质量分数或根据方程式利用差量法分析反应后固体中铁粉的质量和固体的组成；
（3）①依据反应步骤可知：待反应完全后，停止加热，仍继续通CO气体直至玻璃管冷却，所以溶液不会倒吸，不需要先断开A和B的连接；
②考虑到CO有毒，排放到空气中会污染大气，应对尾气进行处理．
解答：解：
（1）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；根据题意：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，所以既有可能全部是氧化铁，也可能是氧化铁和铜的混合物，乙的观点正确；
故答案为：乙；
（2）①氧化铁与一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，由此可知：反应后硬质玻璃管及所盛固体总质量减少的是氧化铁中氧元素的质量；由图中数据可知，固体质量减少，所以该固体中一定有氧化铁，可能有铜；氧化铁是和铜都是红色，铁粉是黑色；
故答案为：氧化铁中氧元素；红色粉末变黑；
②Ⅱ组实验使用的是石灰水吸收二氧化碳，吸收的可能不够完全，因为氢氧化钙是微溶于水，且是少量的，此外，空气中的二氧化碳也会从它右边的导管口进入，从而使实验数据不准确，所以应该使用Ⅰ组数据进行确定；
反应后固体中铁粉的质量是和确定固体的组成有两种计算方法：
Ⅰ、
设粉末中氧化铁的质量为x
3CO+Fe₂O₃   2Fe+3CO₂   固体质量减少
    160           112            48
     x                          2.4g
=
    x=8g
所以反应后固体中铁粉的质量是8g-2.4g=5.6g；
粉末共有10.0g，氧化铁4g，所以含有铜粉；
Ⅱ、
反应后硬质玻璃管及所盛固体总质量减少的是氧化铁中氧元素的质量，设氧化铁中铁氧元素的质量是y
氧化铁中铁元素和氧元素的质量为：=，解得y=5.6g，反应前后元素的质量不变，所以反应后固体中铁粉的质量是5.6g，原固体粉末中氧化铁的质量是2.4g+5.6g=8g；
粉末共有10.0g，氧化铁4g，所以含有铜粉；
故填Cu、Fe₂O_3；
（3）①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；
故答案为：不需要，因为停止加热后仍继续通CO至玻璃管冷却；
②CO有毒，排放到空气中会污染大气，应对尾气进行处理，在B装置后加酒精灯点燃或用气球回收；
故答案为：一氧化碳有毒，应在B装置后加酒精灯点燃或用气球回收．
点评：本题是一道综合性探究题，解答时熟练掌握物质的性质、实验的反应原理以及实验注意事项是解决此类问题的关键，能很好的考查学生分析解决问题的能力．