Question

某化學(xué)興趣小組有一次活動(dòng)的內(nèi)容是：對(duì)一包干燥的紅色粉末組成進(jìn)行探究．請(qǐng)你參與并回答有關(guān)問(wèn)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】可能的組成：①只有Cu       ②只有Fe₂O₃
③只有Fe（OH）₃ ④是Fe₂O₃、Fe（OH）₃的混合物
⑤是Cu、Fe₂O₃的混合物     ⑥是Cu、Fe（OH）₃的混合物
【資料獲悉】（1）2Fe（OH）₃

△   .

Fe₂O₃+3H₂O     （2）白色無(wú)水CuSO₄遇水變藍(lán)
【探究思路】利用物質(zhì)的性質(zhì)不同設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)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(dāng)?shù)脑噭┖头椒ㄍㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)探究其組成．（裝置內(nèi)空氣中的水蒸氣、CO₂忽略不計(jì)）
【實(shí)驗(yàn)探究】（1）甲同學(xué)取適量紅色粉末裝入試管中，按圖1進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．結(jié)果無(wú)水CuSO₄沒(méi)有變藍(lán)，從而排除猜想中的

 

．（填猜想中的序號(hào)）
（2）丁同學(xué)為進(jìn)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(fēng)櫥中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．開始時(shí)緩緩?fù)ㄈ隒O氣體，過(guò)一段時(shí)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算來(lái)確定紅色粉末的組成，不選擇另一組的理由是

 

．最終計(jì)算結(jié)果表明：該紅色粉末的組成是猜想中的第

 

組（填序號(hào)）．
（3）寫出A裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

；實(shí)驗(yàn)中觀察到A裝置中的現(xiàn)象為

 

．
（4）為了防止溶液倒吸，本實(shí)驗(yàn)停止加熱前是否需要先斷開A和B的連接處？

 

（填“需要”或“不需要”），理由是

 

．
【反思評(píng)價(jià)】戊同學(xué)指出：從環(huán)保角度，圖2裝置有嚴(yán)重不足之處．你認(rèn)為應(yīng)該如何改進(jìn)？

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)的組成成分以及含量,常見(jiàn)氣體的檢驗(yàn)與除雜方法,一氧化碳的化學(xué)性質(zhì)

專題：科學(xué)探究

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(jì)實(shí)驗(yàn)加以甄別，來(lái)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(dāng)?shù)脑噭┖头椒ㄍㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)來(lái)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(huì)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(huì)污染大氣，顯然，該裝置沒(méi)有對(duì)尾氣進(jìn)行處理．

解答：解：【實(shí)驗(yàn)探究】
（1）根據(jù)資料 2Fe（OH）₃ 

△   .

Fe₂O₃+3H₂O，白色無(wú)水CuSO₄遇水變藍(lán)；加熱紅色粉末，結(jié)果無(wú)水CuSO₄沒(méi)有變藍(lán)，從而排除猜想中的含有Fe（OH）₃的選項(xiàng)③④⑥；故答案為：③④⑥；
【交流討論】
（1）根據(jù)CO具有可燃性，與玻璃管中的空氣混合受熱會(huì)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．所以在裝置A中先通CO氣體的作用是：排凈裝置中的空氣（或防止CO和裝置中的空氣混合受熱發(fā)生爆炸）；
故答案為：排凈裝置中的空氣（或防止CO和裝置中的空氣混合受熱發(fā)生爆炸）；
（2）第Ⅱ組數(shù)據(jù)，不能證明二氧化碳完全反應(yīng)；應(yīng)該選擇Ⅰ組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算來(lái)確定紅色粉末的組成．根據(jù)極值法計(jì)算法，最終計(jì)算結(jié)果表明：該紅色粉末的組成是猜想中的第⑤組；故答案為：Ⅰ；第Ⅱ組數(shù)據(jù)，不能證明二氧化碳完全反應(yīng)；⑤；
（3）A裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3CO+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+3CO₂；紅色粉末是Cu、Fe₂O₃的混合物，因此實(shí)驗(yàn)中觀察到A裝置中的現(xiàn)象為：部分紅色粉末變黑；
故答案為：3CO+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+3CO₂；部分紅色粉末變黑；
（4）因?yàn)樵诜磻?yīng)中一直通入CO氣體直至冷卻，B中溶液不會(huì)倒吸到A裝置中．故答案為：不需要；因?yàn)橐恢蓖ㄈ隒O氣體，B中溶液不會(huì)倒吸到A裝置中；
【反思評(píng)價(jià)】
此反應(yīng)應(yīng)考慮到CO有毒，排放到空氣中會(huì)污染大氣，顯然，該裝置沒(méi)有對(duì)尾氣進(jìn)行處理；所以圖裝置有嚴(yán)重不足之處．改進(jìn)方法為：在B裝置后放一燃著的酒精燈將剩余氣體燒掉（或用塑料袋等收集）．
故答案為：在B裝置后放一燃著的酒精燈將剩余氣體燒掉（或用塑料袋等收集）．

點(diǎn)評(píng)：此類題目主要對(duì)煉鐵的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、操作步驟、尾氣處理、裝置連接及實(shí)驗(yàn)分析與評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行考查．熟練掌握該實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)原理以及實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)是解決此類問(wèn)題的關(guān)鍵．