Question

7．某红色固体粉末样品可能含有Fe₂O₃和Cu₂O中的一种或两种，某化学兴趣小组对其组成进行探究．
资料支持：Cu₂O在酸性溶液中会发生反应：Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O．
方案一：
（1）学生甲取少量样品于烧杯中，加入过量浓硝酸，产生一种红棕色的气体．由此可得出样品中一定含有Cu₂O，写出产生上述气体的化学方程式Cu₂O+6HNO₃（浓）═2Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+3H₂O．
（2）进一步探究样品中另一种成分．实验操作步骤为：取少量（1）步骤溶液，滴加KSCN溶液，若溶液显血红色，说明样品中含有Fe₂O₃，反之说明样品中不含有Fe₂O₃．
方案二：
（3）学生乙取少量样品于烧杯中，加入过量稀硫酸，并作出如下假设和判断，结论正确的是C．
A．若固体全部溶解，说明样品一定含有Fe₂O₃，一定不含有Cu₂O
B．若固体部分溶解，说明样品一定含有Cu₂O，一定不含有Fe₂O₃
C．若固体全部溶解，再滴加KSCN溶液，溶液不变红色，说明样品一定含有Fe₂O₃和Cu₂O
方案三：
学生丙利用如图所示装置进行实验，称量反应前后装置C中样品的质量，以确定样品的组成．回答下列问题：

（4）装置A是氢气的发生装置，可以使用的药品是AC
A．氢氧化钠溶液和铝片　　B．稀硝酸和铁片    C．稀硫酸和锌片　D．浓硫酸和镁片
（5）下列实验步骤的先后顺序是①⑤③④②（填序号）．
①打开止水夹；
②关闭止水夹；
③点燃C处的酒精喷灯；
④熄灭C处的酒精喷灯
⑤收集氢气并验纯．
（6）假设样品全部参加反应，若实验前样品的质量为1.6克，实验后称得装置C中固体的质量为1.3克．则样品的组成是Fe₂O₃和Cu₂O．

Answer 1

分析 （1）样品可能含有Fe₂O₃和Cu₂O中的一种或两种，依据Cu₂O在酸性溶液中会发生反应：Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O分析可知，加入过量浓硝酸，产生一种红棕色的气体说明有还原硝酸的物质只有氧化铁无此性质，判断一定含有Cu₂O，氧化亚铜和浓硝酸反应生成硝酸铜，二氧化氮和水；
（2）探究样品中氧化铁可以利用被酸溶解后的溶液中的铁离子性质设计检验；
（3）A、Fe₂O₃与硫酸反应生成硫酸铁，也可以是氧化铜和氧化亚铜的混合物，若固体是Fe₂O₃和Cu₂O的混合物，放入足量稀硫酸中会有Cu生成，Cu恰好能将Fe³⁺还原为Fe²⁺，固体全部溶解；
B、固体若是Fe₂O₃和Cu₂O的混合物，放入足量稀硫酸中会有Cu生成，Cu能将Fe³⁺还原为Fe²⁺，剩余固体可以是铜；
C、若固体全部溶解，所得溶液中滴加 KSCN 试剂时溶液不变红色，则一定是Fe₂O₃和Cu₂O的混合物，放入足量稀硫酸中发生反应生成硫酸铁、硫酸铜、铜，有Cu生成，固体恰好完全溶解，向溶液中滴加KSCN，溶液不变红色，则生成Cu能与Fe³⁺恰好完全反应Fe²⁺；
（4）装置A是氢气的发生装置，依据选项中生成氢气的物质性质分析判断；
（5）依据装置图和实验目的分析判断，实验过程中，应先反应生成氢气，验纯后加热C处，反应后先熄灭C处酒精灯等到C处冷却后再停止通氢气，防止生成物被空气中的氧气氧化；
（6）依据极值方法分析计算反应前后固体质量变化分析判断．

解答 解：（1）样品可能含有Fe₂O₃和Cu₂O中的一种或两种，依据Cu₂O在酸性溶液中会发生反应：Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O分析可知，加入过量浓硝酸，产生一种红棕色的气体说明有还原硝酸的物质只有氧化铁无此性质，判断一定含有Cu₂O，氧化亚铜和浓硝酸反应生成硝酸铜，二氧化氮和水，反应的化学方程式为：Cu₂O+6HNO₃（浓）═2Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+3H₂O，
故答案为：Cu₂O；Cu₂O+6HNO₃（浓）═2Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+3H₂O；
（2）检验另一种物质氧化铁的存在，可以利用样品溶解于酸溶液中的铁离子现状设计实验验证，取少量溶液与试管中，滴加KSCN溶液，若溶液显血红色，说明样品中含有Fe₂O₃，反之说明样品中不含有Fe₂O₃，
故答案为：滴加KSCN溶液，若溶液显血红色，说明样品中含有Fe₂O₃，反之说明样品中不含有Fe₂O₃；
（3）A、固体全部溶解，若固体是Fe₂O₃和Cu₂O的混合物，放入足量稀硫酸中会有Cu生成，Cu恰好能将Fe³⁺还原为Fe²⁺，故A错误；
B、固体若是Fe₂O₃和Cu₂O的混合物，放入足量稀硫酸中会有Cu生成，Cu能将Fe³⁺还原为Fe²⁺，剩余铜，故B错误；
C、若固体全部溶解，再滴加KSCN溶液，溶液不变红色，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，反应的有关离子方程式为Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O、2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺．说明样品一定含有Fe₂O₃和Cu₂O，故C正确；
故答案为：C；
（4）A．氢氧化钠溶液和铝片反应生成偏铝酸钠和氢气，故A符合； 　　
B．稀硝酸和铁片反应不能生成氢气，故B不符合；　
C．稀硫酸和锌片反应会生成氢气，故C符合；　
D．浓硫酸和镁片反应生成二氧化硫不能生成氢气，故D不符合；
故答案为：AC；
（5）依据装置图分析，打开止水夹使装置A中试剂发生反应生成氢气，在装置C导气管处收集氢气减小验纯，当氢气纯净后，点燃C处酒精灯加热反应完全，实验结束先熄灭C处酒精灯，继续通入氢气至C处冷却再停止通氢气，实验操作步骤先①打开止水夹，⑤收集氢气并验纯，③点燃C处的酒精喷灯；④熄灭C处的酒精喷灯；②关闭止水夹，
故答案为：①⑤③④②；
（6）假设样品全部参加反应，若实验前样品的质量为1.6克，实验后称得装置C中固体的质量为1.3克，则
若全部是氧化铁，反应为：Fe₂O₃+3H₂=2Fe+3H₂O△m
                        160                48g
                        1.6g               0.48g
若全部是氧化亚铜反应为Cu₂O+H₂=2Cu+H₂O△m
                     144              16g
                      1.6g            0.18g
题干中固体质量变化为1.6g-1.3g=0.3g，0.18g＜0.3g＜0.48g，所以怎么样品中一定含有Fe₂O₃和Cu₂O，
故答案为：Fe₂O₃和Cu₂O．

点评 本题考查了物质组成的实验分析应用，实验过程分析，操作顺序的分析判断，应用极值计算判断是常用解题方法，题目难度中等．