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______．
（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？______简述你的理由（不需要写出反应的方程式）______．
[探究延伸]
经实验分析，确定红色粉末为Fe₂O₃和Cu₂O的混合物．
（3）该实验小组的甲同学欲用加热法测定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b g（b＞a），则混合物中Cu₂O的质量分数为______．
（4）该实验小组的乙同学取一定量固体，向其中逐滴滴入稀硫酸，至固体恰好完全溶解，并向溶液中滴加KSCN，溶液不变红色．则Fe₂O₃和Cu₂O的物质的量之比为：______．
（5）该实验小组的丙同学在甲和乙基础上，取a g固体粉末，用足量的H₂还原，将反应后得到的固体溶于50mL c mol/L的稀硝酸中，固体完全溶解，向溶液中滴加KSCN，溶液也不变红色．则该同学可收集到的气体（标况下）______ mL（用含a的式子表示，需化简，不必换算成小数，下同），稀硝酸的浓度c=______mol/L．

Answer 1

【答案】分析：（1）Fe₂O₃与硫酸反应生成硫酸铁，铁离子遇KSCN溶液红色；
（2）红色粉末若是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⁺，滴加KSCN试剂后溶液可能不变红色；
（3）加热方式反应2Cu₂O+O₂=4CuO，固体质量增重，根据固体增重利用差量法计算Cu₂O的质量，再利用质量分数等于计算；
（4）Fe₂O₃和Cu₂O的混合物，放入足量稀硫酸中分数反应生成硫酸铁、硫酸铜、铜会有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⁺，据此计算；
（5）a g固体粉末，用足量的H₂还原，固体为Fe、Cu，固体完全溶解于稀硝酸中，向溶液中滴加KSCN，溶液也不变红色，数目生成硝酸亚铁、硝酸铜，同时生成NO，硝酸完全反应，没有剩余．计算出Fe、Cu的物质的量，根据电子转移守恒计算n（NO），进而计算NO体积；原硝酸溶液中n（HNO₃）=n（NO）+2n[Fe（NO₃）₂]+2n[Cu（NO₃）₂]，据此计算．
解答：解：（1）若红色粉末是Fe₂O₃，Fe₂O₃与硫酸反应生成硫酸铁，没有红色不溶物，滴加KSCN溶液，溶液变为红色，故答案为：没有红色不溶物，滴加KSCN溶液，溶液变为红色；
（2）红色粉末若是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⁺，滴加KSCN试剂后溶液可能不变红色，所以说法不合理，
故答案为：不合理；Cu能将Fe³⁺还原为Fe²⁺；
（3）Cu₂O～～～2CuO  质量增重△w  
    144 g                 16 g  
  m（Cu₂O）                （b-a） g       
m（Cu₂O）==9（b-a）g，
故混合物中Cu₂O的质量分数为×100%=%，
故答案为：%；
（4）发生反应Cu₂O+H₂SO₄=Cu+CuSO₄+H₂O，Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，Cu+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Cu²⁺，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⁺，有如下关系式：Cu₂O～Cu～2Fe³⁺～Fe₂O₃，故混合物中n（Cu₂O）=n（Fe₂O₃），所以n（Cu₂O）：n（Fe₂O₃）=1：1，故答案为：1：1；
（5）混合物中n（Cu₂O）：n（Fe₂O₃）=1：1，所以n（Cu₂O）=n（Fe₂O₃）==mol，
用足量的H₂还原，固体为Fe、Cu，固体完全溶解于稀硝酸中，向溶液中滴加KSCN，溶液也不变红色，数目生成硝酸亚铁、硝酸铜，同时生成NO，
根据元素守恒、电荷守恒有n（NO）×3=mol×2×2+mol×2×2，解得n（NO）=mol，所以NO气体的体积为mol×22.4L/mol=L=mL；
原硝酸溶液中n（HNO₃）=n（NO）+2n[Fe（NO₃）₂]+2n[Cu（NO₃）₂]=mol+mol×2×2+mol×2×2=mol，故原硝酸的浓度c==mol/L，
故答案为：；．
点评：本题考查了实验方案设计中的有关问题，难度较大，计算量较大，做题时要细心，防止计算失误．