Question

某化學(xué)興趣小組有一次活動的內(nèi)容是：對一包干燥的紅色粉末組成進行探究．請你參與并回答有關(guān)問題．

教師提醒：它由Cu、Fe₂O₃、Fe（OH）₃三種固體中的一種或兩種組成．

提出猜想：紅色粉末可能的組成有：

①只有Cu    ②只有Fe₂O₃③是Cu、Fe（OH）₃的混合物

④是Fe₂O₃、Fe（OH）₃的混合物     ⑤是Cu、Fe₂O₃的混合物     ⑥只有Fe（OH）₃

資料獲悉：（1）2Fe（OH）₃Fe₂O₃+3H₂O

（2）Cu在FeCl₃溶液中發(fā)生反應(yīng)：2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂

探究思路：利用物質(zhì)的性質(zhì)不同設(shè)計實驗加以甄別，先分別探究其中是否含有Fe（OH）₃、Cu等，逐步縮小范圍，然后再選擇適當?shù)脑噭┖头椒ㄍㄟ^實驗探究其組成．

（裝置內(nèi)空氣中的水蒸氣、CO₂忽略不計）

實驗探究：

（1）甲同學(xué)取適量紅色粉末裝入試管中，按圖1進行實驗．結(jié)果無水CuSO₄沒有變藍，從而排除猜想中的　．（填猜想中的序號）

（2）在甲同學(xué)實驗結(jié)論的基礎(chǔ)上，乙同學(xué)另取少量紅色粉末于試管中，滴加足量稀鹽酸，振蕩后觀察，發(fā)現(xiàn)固體全部溶解，溶液變色．乙同學(xué)認為可以排除猜想中的①和⑤，而丙同學(xué)認為只能排除猜想①，你認為　　的觀點正確（填“乙”或“丙”）．

（3）丁同學(xué)為進一步確定紅色粉末的組成，稱取該粉末5.0g裝入硬質(zhì)玻璃管中，按圖2在通風櫥中進行實驗．開始時緩緩?fù)ㄈ隒O氣體，過一段時間后再加熱使其充分反應(yīng)．待反應(yīng)完全后，停止加熱，仍繼續(xù)通CO氣體直至玻璃管冷卻．反應(yīng)前后稱量相關(guān)裝置和物質(zhì)的總質(zhì)量，其數(shù)據(jù)如下表：

	反應(yīng)前	反應(yīng)后
Ⅰ 組	玻璃管和紅色粉末的總質(zhì)量為37.3g	玻璃管和固體物質(zhì)的總質(zhì)量為36.1g
Ⅱ 組	洗氣瓶和所盛溶液的總質(zhì)量為180.0g	洗氣瓶和瓶中物質(zhì)的總質(zhì)量為183.1g

交流討論：

①在裝置A中先通CO氣體的作用是　．

②應(yīng)該選擇　　組的實驗數(shù)據(jù)計算來確定紅色粉末的組成．最終計算結(jié)果表明：該紅色粉末的組成是猜想中的第　　組（填序號）．

③寫出A裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式　 　；實驗中觀察到A裝置中的現(xiàn)象為　紅棕色粉未變黑色　．

④為了防止溶液倒吸，本實驗停止加熱前是否需要先斷開A和B的連接處？　不需要　（填“需要”或“不需要”），理由是　　．

反思評價：戊同學(xué)指出：從環(huán)保角度，圖29﹣2裝置有嚴重不足之處．請指出不足并加以改進？　　．

拓展延伸：有同學(xué)提出丁同學(xué)上述實驗中的CO還可以用H₂代替，并將圖2中B裝置換成盛有堿石灰（生石灰和氫氧化鈉固體混合物）的干燥管，來確定該紅色粉末的組成，你認為是否可行？　　（填“可行”或“不可行”）．

　

Answer 1

分析：

本題是一道綜合性探究題，利用物質(zhì)的性質(zhì)不同設(shè)計實驗加以甄別，來探究紅色粉末的組成，先分別探究其中是否含有Fe（OH）3、Cu等，逐步縮小范圍，然后再選擇適當?shù)脑噭┖头椒ㄍㄟ^實驗探究確定其組成． 根據(jù)【資料獲悉】中的（1）（2）（3）和探究（1）可排除猜想中的 ③④⑥， 根據(jù)【資料獲悉】（3）和探究（2）可排除猜想中的①，故紅色粉末可能是Fe2O3 或Cu、Fe2O3的混合物，探究（3）利用了一氧化碳的還原性和定量實驗來確定是否有銅． 探究（3）要考慮到CO具有可燃性，與玻璃管中的空氣混合受熱會發(fā)生爆炸，因此，應(yīng)先通CO排盡玻璃管中的空氣，然后再加熱．應(yīng)考慮到CO有毒，排放到空氣中會污染大氣，顯然，該裝置沒有對尾氣進行處理． 因此主要是利用了氫氧化鐵受熱能分解生成水，可以通過無水硫酸銅粉末顏色的變化進行確定，銅不與鹽酸反應(yīng)卻能與氯化鐵反應(yīng)，一氧化碳是可燃性氣體，不純遇熱可能會發(fā)生爆炸現(xiàn)象，此氣體有毒，實驗中必須進行尾氣處理，能還原氧化鐵生成黑色的鐵粉和二氧化碳，定量研究混合物的組成必須保證實驗數(shù)據(jù)的準確性．

解答：

解：實驗探究：（1）無水CuSO4沒有變藍，說明沒有水生成，而氫氧化鐵能分解生成水，所以不可能含有氫氧化鐵； （2）取少量紅色粉末于試管中，滴加足量稀鹽酸，振蕩后觀察，發(fā)現(xiàn)固體全部溶解，溶液變色，而銅不能與鹽酸反應(yīng)，氧化鐵能與鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵，生成的氯化鐵能與銅反應(yīng)生成氯化亞鐵和氯化銅，所以不能只含有銅，丙的觀點正確． 交流討論：（1）一氧化碳屬于可燃性氣體，不純遇熱可能發(fā)生爆炸； （2）Ⅱ組實驗使用的是石灰水吸收二氧化碳，吸收的不夠完全使實驗數(shù)據(jù)不準確，應(yīng)該使用Ⅰ組數(shù)據(jù)進行確定， 設(shè)粉末中氧化鐵的質(zhì)量為x 3CO+Fe2O32Fe+3CO2   固體△m     160         112          48      x                       1.2g =     x=4g 粉末共有5g，氧化鐵4g，所以含有銅粉； （3）氧化鐵能與一氧化碳反應(yīng)生成黑色的鐵粉，而銅不與一氧化碳反應(yīng)； （4）實驗結(jié)束后，需要繼續(xù)通入一氧化碳直到玻璃管冷卻，不會出現(xiàn)倒吸現(xiàn)象； 反思評價：一氧化碳有毒，需要進行尾氣處理； 拓展延伸：氫氣具有還原性，能代替一氧化碳來還原氧化鐵，生成的水能被堿石灰充分吸收 故答案為：（1）③④⑥； （2）丙； （3）①排盡裝置中空氣，防止發(fā)生爆炸； ②I；⑤ ③Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；紅棕色粉未變黑色 ④不需要，因為停止加熱仍繼續(xù)通CO至玻璃管冷卻 沒有進行尾氣處理； 應(yīng)在B裝置后加酒精燈點燃或用氣球回收；可行；