Question

三氧化二铁和氧化亚铜都是红色粉末，常用作颜料．某校一化学实验小组通过实验来探究一红色粉末是Fe₂O₃、Cu₂O或二者混合物．探究过程如下：
查阅资料：Cu₂O是一种碱性氧化物，溶于稀硫酸生成Cu和CuSO₄，在空气中加热生成CuO
提出假设
假设1：红色粉末是Fe₂O₃
假设2：红色粉末是Cu₂O
假设3：红色粉末是Fe₂O₃和Cu₂O的混合物
设计探究实验
取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中再滴加 KSCN 试剂．
（1）若假设1成立，则实验现象是

溶液变为血红色

．
（2）若滴加 KSCN 试剂后溶液不变红色，则证明原固体粉末中一定不含三氧化二铁．你认为这种说法合理吗？

不合理

简述你的理由（不需写出反应的方程式 ）

Cu能将Fe³⁺还原为Fe²⁺

．
（3）若固体粉末完全溶解无固体存在，滴加 KSCN 试剂时溶液不变红色，则证明原固体粉末是

Fe₂O₃和Cu₂O的混合物

，写出发生反应的离子方程式

Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O；2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺

．
探究延伸
经实验分析，确定红色粉末为Fe₂O₃和Cu₂O的混合物．
（4）实验小组欲用加热法测定Cu₂O的质量分数．取a g固体粉末在空气中充分加热，待质量不再变化时，称其质量为bg（ b＞a），则混合物中Cu₂O的质量分数为

9(b-a)

a

×100%

．
（5）实验小组欲利用该红色粉末制取较纯净的胆矾 （CuS0₄.5H₂0）．经查阅资料得知，在溶液中通过调节溶液的酸碱性而使Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺分别生成沉淀的pH 如下：

物质	Cu（OH）2	Fe（OH）2	Fe（OH）3
开始沉淀pH	6.0	7.5	1.4
沉淀完全pH	13	14	3.7

实验室有下列试剂可供选择：A．氯水  B．H₂O₂   C．NaOH   D．Cu2（OH）₂CO₃
实验小组设计如下实验方案：

试回答：
①试剂I为

B

，试剂II为

D

（填字母）．
②固体X的化学式为

Fe（OH）₃

．
③操作I为

加热蒸发

．

Answer 1

分析：（1）Fe³⁺遇到KSCN溶液呈红色；
（2）Cu₂O遇到酸产生Cu，Cu能与Fe³⁺反应；
（3）若固体全部溶解，则一定存在Fe₂O₃和Cu₂O；
（4）依据题意，能发生反应的物质为Cu₂O，最后变成CuO，增加的质量就是反应的氧气的质量，根据质量差计算可以得出Cu₂O的质量分数；
（5）根据表格可知，Fe（OH）₃完全沉淀时，pH最小，故应将Fe²⁺先转化为Fe³⁺，在利用增大pH的方法除去溶液中的Fe³⁺，但是所加物质不能增加新的杂质．

解答：解：（1）若假设1成立，则溶液中含有Fe³⁺，遇到KSCN溶液呈红色．故答案为：溶液变为血红色；
（2）如果混合物中含有Cu₂O，遇到酸产生Cu，Cu能与Fe³⁺反应，故此种说法不正确．故答案为：不合理；Cu能将Fe³⁺还原为Fe²⁺；
（3）若固体全部溶解，则一定存在Fe₂O₃和Cu₂O，因为Cu₂O溶于硫酸生成Cu和CuSO₄，而H₂SO₄不能溶解Cu，所以混合物中必须有Fe₂O₃存在，使其生成的Fe³⁺溶解产生的Cu．
故答案为：Fe₂O₃和Cu₂O的混合物；Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O；2 Fe³⁺+Cu=2 Fe²⁺+Cu²⁺；
（4）依据题意，能发生反应的物质为Cu₂O，最后变成CuO，增加的质量就是反应的氧气的质量，根据质量差计算可以得出Cu₂O的质量分数．
设样品中氧化亚铜的质量为m，
2Cu₂O+O₂═4CuO△m
288g             32g
 m              （b-a）g
 m=

288g×(b-a)g

32g

=9（b-a）g，混合物中Cu₂O的质量分数为

9(b-a)

a

×100%，故答案为：

9(b-a)

a

×100%；
（5）根据表格可知，Fe（OH）₃完全沉淀时，pH最小，故应将Fe²⁺先转化为Fe³⁺，在利用增大pH的方法除去溶液中的Fe³⁺，但是所加物质不能增加新的杂质，故第一步氧化剂应是H₂O₂，再加入Cu₂（OH）₂CO₃，调节pH，使溶液中的Fe³⁺生成沉淀除去．滤液成分为硫酸铜，经加热蒸发、过滤后可得五水硫酸铜晶体．
故答案为：①B；D；②Fe（OH）₃；③加热蒸发．

点评：本题考查实验的设计及评价，以及物质的组成及含量的测定，本题难度较大，做题时注意把握题给信息．