Question

【題目】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(jìn)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）氫氧化鐵受熱分解為氧化鐵和水。（2）白色無水硫酸銅遇水變藍(lán)。

（3）氧化鐵可以和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和水。

（4）銅在黃色氯化鐵溶液中可以發(fā)生反應(yīng)生成氯化亞鐵和氯化銅。

【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^實(shí)驗(yàn)探究其組成。 (裝置內(nèi)空氣中的水蒸氣、二氧化碳忽略不計(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)果無水硫酸銅沒有變藍(lán),從而排除猜想中的_________。(填猜想中的序號)

（2）在甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)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(rèn)為可以排除猜想中的①和⑤,而丙同學(xué)認(rèn)為只能排除猜想①,你認(rèn)為_________的觀點(diǎn)正確(填"乙"或"丙")。

（3）丁同學(xué)為進(jìn)一步確定紅色粉末的組成,稱取5.0g該粉末裝入硬質(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:

組別	反應(yīng)前	反應(yīng)后
Ⅰ組	玻璃管和紅色粉末總質(zhì)量為37.3g	玻璃管和固體物質(zhì)總質(zhì)量為36.1g
Ⅱ組	洗氣瓶和所盛溶液總質(zhì)量為180.0g	洗氣瓶和物質(zhì)總質(zhì)量為183.1g

【交流討論】:

（1）在裝置中先通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)算來確定紅色粉末的組成。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)。

（3）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________。

【反思評價(jià)】：從環(huán)保角度，圖二缺少尾氣處理裝置。

Answer 1

【答案】 346 丙 排盡裝置中空氣，防止爆炸。 Ⅰ 5 部分紅色粉末變黑 不需要 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，一直在通一氧化碳

【解析】本題主要對煉鐵的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、操作步驟、裝置連接及實(shí)驗(yàn)分析與評價(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)是解決此類問題的關(guān)鍵。

實(shí)驗(yàn)探究：

（1）根據(jù)提供的資料：氫氧化鐵受熱分解為氧化鐵和水，白色無水硫酸銅遇水變藍(lán)。加熱紅色粉末，結(jié)果無水CuSO4沒有變藍(lán)，從而排除猜想中的含有Fe（OH）3的選項(xiàng)③④⑥；

（2）取紅色粉末于試管中，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；銅不能與稀鹽酸反應(yīng)，可推斷排除猜想中的①，氧化鐵能與稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和水，根據(jù)提供的資料：銅在黃色氯化鐵溶液中可以發(fā)生反應(yīng)生成氯化亞鐵和氯化銅；紅色粉末可能是Fe2O3或Cu、Fe2O3的混合物，不能排除⑤；所以說同學(xué)的觀點(diǎn)正確；

交流討論：

（1）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。所以在裝置A中先通CO氣體的作用是：排盡裝置中空氣，防止爆炸；

（2）Ⅱ組實(shí)驗(yàn)使用的是石灰水吸收二氧化碳，吸收的不夠完全使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，應(yīng)該使用Ⅰ組數(shù)據(jù)進(jìn)行確定；

設(shè)：粉末中氧化鐵的質(zhì)量為x

3CO+Fe2O32Fe+3CO2 固體△m

160 112 160-112=48

x 37.3g-36.1g=1.2g

x=4g，粉末共有5g，氧化鐵4g，所以含有銅粉；該紅色粉末的組成是猜想中的第⑤組；

（3）A裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3CO+Fe2O32Fe+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；

（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，一直在通一氧化碳直至冷卻，B中溶液不會倒吸到A裝置中，不需要先斷開A和B的連接處。