Question

【題目】某紅色固體粉末樣品可能含有Fe2O3和Cu2O中的一種或兩種，某化學(xué)興越小組對其組成進(jìn)行探究。

已知Cu2O在酸性溶液中會(huì)發(fā)生歧化反應(yīng):Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O。

方案一:

(1)學(xué)生甲取少量樣品于燒杯中，加入過量濃硝酸，產(chǎn)生一種紅棕色的氣體。由此可得出樣品中一定含有_______，寫出產(chǎn)生上述氣體的化學(xué)方程式_____________。

(2)進(jìn)一步探究樣品中另一種成分。實(shí)驗(yàn)操作步驟為:取少量上述反應(yīng)后溶液，加入______(填化學(xué)式)溶液，觀察現(xiàn)象。

方案二:

(3)學(xué)生乙取少量樣品于燒杯中，加入過量稀硫酸，并作出如下假設(shè)和判斷，結(jié)論正確的____。

A.若固體全部溶解，說明樣品一定含有Fe2O3，一定不含有Cu2O

B.若固體部分溶解，說明樣品一定含有Cu2O，一定不含有Fe2O3

C.若固體全部溶解，再滴加KSCN溶液，溶液不變紅色，說明樣品一定含有Fe2O3和Cu2O

方案三:

學(xué)生丙利用下圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，稱量反應(yīng)前后裝置C中樣品的質(zhì)量，以確定樣品的組成。回答下列問題:

(4)裝置A是氫氣的發(fā)生裝置，可以使用的藥品是______(填選項(xiàng))。

A.氫氧化鈉溶液和鋁片 B.稀硝酸和鐵片 C.稀硫酸利鋅片 D.濃硫酸和鎂片

(5)下列實(shí)驗(yàn)步驟的先后順序是_____(填序號)。

①打開止水夾 ②關(guān)閉止水夾 ③點(diǎn)燃C處的酒精噴燈

④熄滅C處的酒精噴燈 ⑤收集氫氣并驗(yàn)純

(6)假設(shè)樣品全部參加反應(yīng)生成相應(yīng)金屬單質(zhì)，若實(shí)驗(yàn)前樣品的質(zhì)量為15.2g，實(shí)驗(yàn)后稱得裝置C中固體的質(zhì)最為12.0g。則樣品的組成是(若有多種成分，則須求出各成分的質(zhì)量)_____。

Answer 1

【答案】 Cu2O Cu2O+6HNO3(濃)=2Cu(NO3)2+2NO2↑+3H2O KSCN C AC ①⑤③④② Fe2O3有8g、Cu2O有7.2g

【解析】（1）樣品可能含有Fe2O3和Cu2O中的一種或兩種，依據(jù)Cu2O在酸性溶液中會(huì)發(fā)生反應(yīng)：Cu2O+2H+═Cu+Cu2++H2O分析可知，加入過量濃硝酸，產(chǎn)生一種紅棕色的氣體，說明硝酸被還原，氧化鐵無此性質(zhì)，判斷一定含有Cu2O，氧化亞銅和濃硝酸反應(yīng)生成硝酸銅，二氧化氮和水；
（2）探究樣品中氧化鐵可以利用被酸溶解后的溶液中的鐵離子性質(zhì)設(shè)計(jì)檢驗(yàn)；
（3）Fe2O3與硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵，Cu2O放入足量稀硫酸中發(fā)生反應(yīng)生成硫酸銅、銅，Cu能將Fe3+還原為Fe2+ ，F(xiàn)e3+遇KSCN 試劑時(shí)溶液變紅色，Fe2+遇KSCN 試劑時(shí)溶液不變紅色，劇此分析ABC情況；

（4）裝置A是氫氣的發(fā)生裝置，依據(jù)選項(xiàng)中生成氫氣的物質(zhì)性質(zhì)和裝置特點(diǎn)分析判斷；
（5）依據(jù)裝置圖和實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆治雠袛啵瑢?shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)先反應(yīng)生成氫氣，驗(yàn)純后加熱C處，反應(yīng)后先熄滅C處酒精燈等到C處冷卻后再停止通氫氣，防止生成物被空氣中的氧氣氧化；
（6）依據(jù)極值方法分析計(jì)算反應(yīng)前后固體質(zhì)量變化分析判斷。

（1）樣品可能含有Fe2O3和Cu2O中的一種或兩種，依據(jù)Cu2O在酸性溶液中會(huì)發(fā)生反應(yīng)：Cu2O+2H+═Cu+Cu2++H2O分析可知，加入過量濃硝酸，產(chǎn)生一種紅棕色的氣體說明有還原硝酸的物質(zhì)存在，氧化鐵無此性質(zhì)，判斷一定含有Cu2O，氧化亞銅和濃硝酸反應(yīng)生成硝酸銅，二氧化氮和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu2O+6HNO3（濃）═2Cu（NO3）2+2NO2↑+3H2O，正確答案為：Cu2O；Cu2O+6HNO3（濃）═2Cu（NO3）2+2NO2↑+3H2O；
（2）檢驗(yàn)另一種物質(zhì)氧化鐵的存在，可以利用樣品溶解于酸溶液中的鐵離子現(xiàn)狀設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：取少量溶液與試管中，滴加KSCN溶液，若溶液顯血紅色，說明樣品中含有Fe2O3，反之說明樣品中不含有Fe2O3，正確答案為： KSCN；
（3）A、固體全部溶解，若固體是Fe2O3和Cu2O的混合物，放入足量稀硫酸中會(huì)有Cu生成，Cu恰好能將Fe3+還原為Fe2+，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；
B、固體若是Fe2O3和Cu2O的混合物，放入足量稀硫酸中會(huì)有Cu生成，Cu能將Fe3+還原為Fe2+，剩余銅，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；
C、若固體全部溶解，再滴加KSCN溶液，溶液不變紅色，因?yàn)?/span>Cu2O溶于硫酸生成Cu和CuSO4，而H2SO4不能溶解Cu，所以混合物中必須有Fe2O3存在，使其生成的Fe3+溶解產(chǎn)生的Cu，反應(yīng)的有關(guān)離子方程式為Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O、2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+．說明樣品一定含有Fe2O3和Cu2O， C選項(xiàng)正確；正確答案為：C；
（4）A．氫氧化鈉溶液和鋁片反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，A選項(xiàng)符合； B．稀硝酸和鐵片反應(yīng)不能生成氫氣，B選項(xiàng)不符合；C．稀硫酸和鋅片反應(yīng)會(huì)生成氫氣，C選項(xiàng)符合；D．濃硫酸和鎂片反應(yīng)生成二氧化硫不能生成氫氣，D選項(xiàng)不符合；正確答案為：AC；
（5）依據(jù)裝置圖分析，打開止水夾使裝置A中試劑發(fā)生反應(yīng)生成氫氣，在裝置C導(dǎo)氣管處收集氫氣進(jìn)行驗(yàn)純，當(dāng)氫氣純凈后，點(diǎn)燃C處酒精燈加熱反應(yīng)完全，實(shí)驗(yàn)結(jié)束先熄滅C處酒精燈，繼續(xù)通入氫氣至C處冷卻再停止通氫氣，實(shí)驗(yàn)操作步驟先①打開止水夾，⑤收集氫氣并驗(yàn)純，③點(diǎn)燃C處的酒精噴燈；④熄滅C處的酒精噴燈；②關(guān)閉止水夾，正確答案為：①⑤③④②；
（6）假設(shè)樣品全部參加反應(yīng)，若實(shí)驗(yàn)前樣品的質(zhì)量為15.2克，實(shí)驗(yàn)后稱得裝置C中固體的質(zhì)量為12.0克，則

若全部是氧化鐵，反應(yīng)為：Fe2O3+3H2=2Fe+3H2O
160 112
15.2g10.64g
若全部是氧化亞銅反應(yīng)為Cu2O+H2=2Cu+H2O
144128g
15.2g 13.5g
實(shí)驗(yàn)后稱得裝置C中固體的質(zhì)量為12.0克，10.64g＜12g＜13.5g，所以樣品中一定含有F2O3和Cu2O，假設(shè)Fe2O3為xmol，Cu2O為ymol，由混合物的質(zhì)量守恒得：160x+144y=15.2g①，反應(yīng)后固體質(zhì)量：112x+128y=12g②，①，②聯(lián)立解得：x= 0.05mol， y=0.05mol，所以m（Fe2O3）=8g，m（Cu2O）=7.2g，正確答案：m（Fe2O3）=8g；m（Cu2O）=7.2g。