Question

【題目】三氧化二鐵和氧化亞銅都是紅色粉末，常用作顏料．某校一化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究一紅色粉末是Fe2O3、Cu2O或二者混合物。探究過(guò)程如下：

查閱資料：Cu2O是一種堿性氧化物，溶于稀硫酸生成Cu和CuSO4， Cu2O在空氣中加熱生成CuO

【提出假設(shè)】

假設(shè)1：紅色粉末是Fe2O3

假設(shè)2：紅色粉末是Cu2O

假設(shè)3：紅色粉末是Fe2O3和Cu2O的混合物

【設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)】

取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中再滴加 KSCN 試劑．

（1）若假設(shè)1成立，則預(yù)期實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是_________。

（2）若滴加 KSCN 試劑后溶液不變紅色，則證明原固體粉末中一定不含三氧化二鐵．你認(rèn)為這種說(shuō)法合理嗎？___________。

（3）若固體粉末完全溶解無(wú)固體存在，滴加 KSCN 試劑時(shí)溶液不變紅色，則證明假設(shè)________成立，寫(xiě)出發(fā)生反應(yīng)的所有離子方程式____________________。

【探究延伸】

經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析，確定紅色粉末為Fe2O3和Cu2O的混合物．

（4）實(shí)驗(yàn)小組欲用加熱法測(cè)定Cu2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．取a g固體粉末在空氣中充分加熱，待質(zhì)量不再變化時(shí)，稱其質(zhì)量為bg(b＞a)，則混合物中Cu2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________________。

（5）欲利用紅色粉末Fe2O3和Cu2O的混合物制取較純凈的膽礬(CuSO45H2O)，經(jīng)查閱資料得知，在溶液中調(diào)節(jié)溶液的酸堿性而使Cu2+、Fe2+、Fe3+分別生成沉淀的pH

物質(zhì)	Cu(OH)2	Fe(OH)2	Fe(OH)3
開(kāi)始沉淀pH	6.0	7.5	1.4
沉淀完全pH	13	14	3.7

實(shí)驗(yàn)室有下列試劑可供選擇：

A．氯水 B．H2O2 C．硝酸 D．NaOH E．氨水 F．Cu2(OH)2CO3

實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)方案：

試回答：①試劑1為____________，試劑2為_____________（填字母）。

②固體X的成分為____，操作1為 ________________。

Answer 1

【答案】 溶液變?yōu)檠�紅色 不合理 Fe2O3和Cu2O的混合物 Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O、2 Fe3++Cu=2 Fe2++Cu2+ B F Cu2(OH)2CO3和Fe(OH)3 蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶

【解析】試題分析：本題考查物質(zhì)的探究實(shí)驗(yàn)和物質(zhì)的制備，涉及Fe3+的檢驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)，混合物的計(jì)算，實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)。

（1）若假設(shè)1成立，Fe2O3與足量稀硫酸反應(yīng)生成Fe2（SO4）3和H2O，溶液中有Fe3+，加入KSCN溶液，溶液變?yōu)檠�紅色。

（2）若滴加 KSCN 試劑后溶液不變紅色，說(shuō)明與稀硫酸反應(yīng)后的溶液中不含Fe3+，但不能證明原固體中一定不含Fe2O3，原固體可能是Fe2O3和Cu2O的化合物，Cu2O與稀硫酸反應(yīng)生成的Cu將Fe2O3與稀硫酸反應(yīng)生成的Fe3+還原成Fe2+（發(fā)生反應(yīng)：Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O、Cu+ Fe2（SO4）3=CuSO4+2FeSO4），所以這種說(shuō)法不合理。

（3）若固體粉末完全溶解無(wú)固體存在，滴加 KSCN 試劑時(shí)溶液不變紅色，則證明假設(shè)3（即紅色粉末是Fe2O3和Cu2O的混合物）成立。發(fā)生反應(yīng)的所有離子方程式為：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O、Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+。

（4）根據(jù)題給資料，加熱時(shí)發(fā)生反應(yīng)：2Cu2O+O24CuO，固體增加的質(zhì)量為消耗O2的質(zhì)量，n（O2）=mol，根據(jù)方程式n（Cu2O）=mol，m（Cu2O）=mol144g/mol=9（b-a）g，Cu2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100%。

（5）紅色粉末加入稀硫酸發(fā)生反應(yīng)：Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O、Cu+ Fe2（SO4）3=CuSO4+2FeSO4，所得溶液中含CuSO4、FeSO4、Fe2（SO4）3，根據(jù)題中提供的Cu2+、Fe2+、Fe3+開(kāi)始沉淀和沉淀完全的pH，要將FeSO4除去必須先將Fe2+氧化成Fe3+，試劑1為氧化劑，試劑1不能用氯水，用氯水會(huì)引入雜質(zhì)離子Cl-，不能用硝酸，用硝酸會(huì)產(chǎn)生大氣污染物，試劑1選用H2O2，H2O2的還原產(chǎn)物為H2O，不引入新雜質(zhì)不產(chǎn)生大氣污染物，試劑1選B。劑2是調(diào)節(jié)溶液的pH使Fe3+完全沉淀而除去，為了不引入新雜質(zhì)，試劑2選擇Cu2（OH）2CO3，不選用NaOH和氨水，用NaOH或氨水引入雜質(zhì)，試劑2選F，調(diào)節(jié)pH的范圍在3.7~6.0之間；所得懸濁液經(jīng)過(guò)濾得到的固體X為Fe（OH）3和Cu2（OH）2CO3，濾液為CuSO4溶液。

①根據(jù)上述分析，試劑1為B，試劑2為F。

②固體X的成分為Fe（OH）3和Cu2（OH）2CO3。從CuSO4溶液中獲得CuSO4·5H2O的操作為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥，操作1為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶。