Question

在实验探究课上，化学老师给了同学们一包红色粉末，该粉末是由Cu、Fe₂O₃、Fe（OH）₃三种固体中的一种或两种组成，其中一个小组同学提出如下猜想并进行探究：
【提出猜想】红色粉末可能的组成有：
①只有Fe₂O₃
②是Cu、Fe₂O₃的混合物
③是Fe₂O₃、Fe（OH）₃的混合物
【查阅资料】（1）2Fe（OH）₃Fe₂O₃+3H₂O
（2）无水CuSO₄白色固体遇水变蓝
（3）Cu在FeCl₃溶液中发生的反应：2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂
【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）乙同学为进一步确定红色粉末的组成，按图2称取少量红色粉末放入硬质玻璃管中，通入CO片刻，然后加热至完全反应，停止加热，继续通入CO冷却至室温．
【反思评价】
（1）实验时通入CO片刻后再加热的原因是______．
（2）实验过程中，A装置中发生反应的化学方程式是______ 2Fe+3CO₂

Answer 1

【答案】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、Fe₂O₃、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③．
【反思评价】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．在探究的同时也出现了与上述高考题中相同的防倒吸及尾气处理等考点．同时考查了一氧化碳还原氧化铁的实验操作要点实验现象等，对氢气的还原性也进行了衍生．
解答：解：【实验探究】
（1）根据资料 2Fe（OH）₃Fe₂O₃+3H₂O，白色无水CuSO₄遇水变蓝；加热红色粉末，结果无水CuSO₄没有变蓝，从而排除猜想中的含有Fe（OH）₃的选项③；
【交流讨论】
根据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．所以在装置A中先通CO气体的作用是：排净装置中的空气（或防止CO和装置中的空气混合受热发生爆炸）；故答为：
（1）实验时通入CO片刻后再加热的原因是：防止玻璃管中的CO与空气混合受热发生爆炸．
（2）实验过程中，A装置中发生反应的化学方程式是：3CO+Fe₂O₃2Fe+3CO₂．
（3）从环保角度看，图12装置存在的不足之处是：没有进行尾气的处理．
（4）如果观察到A装置中红色粉末部分变黑，则猜想：②正确．
【拓展延伸】丙同学认为：在甲同学实验结论的基础上，还可以这样探究猜想①和②．取少量红色粉末于试管中，滴加足量稀盐酸，振荡后发现固体全部溶解，溶液变色，即可以排除猜想中的②．则丙同学的观点不正确，理由是：Fe₂O₃与盐酸反应得到FeCl₃溶液，Cu又与生成的FeCl₃反应得到FeCl₂和CuCl₂溶液（或Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂）．
故答为：【实验探究】（1）③
【反思与评价】（1）防止玻璃管中的CO与空气混合受热发生爆炸（或其他合理答案均得分） 
（2）3CO+Fe₂O₃2Fe+3CO₂
（3）没有进行尾气的处理 
（4）②
【拓展延伸】不正确、Fe₂O₃与盐酸反应得到FeCl₃溶液，Cu又与生成的FeCl₃反应得到FeCl₂和CuCl₂溶液（或Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂）
点评：此类题目主要对炼铁的实验原理、实验现象、操作步骤、尾气处理、装置连接及实验分析与评价等方面进行考查．熟练掌握该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．