Question

11．三氧化二鐵和氧化亞銅都是紅色粉末，常用作顏料．某校一化學實驗小組通過實驗來探究一紅色粉末是Fe₂O₃、Cu₂O或二者混合物．探究過程如下：
查閱資料：Cu₂O是一種堿性氧化物，溶于稀硫酸生成Cu和CuSO₄，在空氣中加熱生成CuO
提出假設
假設1：紅色粉末是Fe₂O₃
假設2：紅色粉末是Cu₂O
假設3：紅色粉末是Fe₂O₃和Cu₂O的混合物
設計探究實驗：
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1成立，則實驗現(xiàn)象是固體完全溶解，溶液呈血紅色．
（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．你認為這種說法合理嗎？（簡述理由）不合理，當原固體粉末為Fe₂O₃和Cu₂O的混合物時，加入稀H₂SO₄后產(chǎn)生的Fe³⁺與Cu反應生成Fe²⁺，滴加KSCN溶液后也可能不變紅色．
（3）若固體粉末完全溶解，向所得溶液中滴加 KSCN 試劑時溶液不變紅色，則證明原固體粉末是Fe₂O₃和Cu₂O，寫出實驗過程中發(fā)生的氧化還原反應的離子方程式Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O、2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺．
探究延伸：若經(jīng)實驗分析，確定紅色粉末為Fe₂O₃和Cu₂O的混合物．
（4）實驗小組欲用加熱法測定Cu₂O的質量分數(shù)．取a g固體粉末在空氣中充分加熱，待質量不再變化時，稱其質量為bg（b＞a），則混合物中Cu₂O的質量分數(shù)為$\frac{9（b-a）}{a}$×100%．
（5）某鋁土礦樣品經(jīng)測定是由Al₂O₃、Fe₂O₃、FeO、SiO₂等氧化物組成，取樣品適量放入燒杯中，加入稀硫酸將其溶解，過濾，取濾液少量于試管中，若證明濾液中含有+2價的鐵，選用的試劑和現(xiàn)象為向濾液加入幾滴高錳酸鉀溶液，紫紅色若能褪去，則說明礦樣中含有+2價的鐵；反之則沒有．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)假設1為氧化鐵，和實驗工廠分析，固體溶解后生成硫酸鐵，遇到硫氰酸鉀會發(fā)生反應生成血紅色溶液；
（2）滴加KSCN試劑后溶液不變紅色，說明溶液中無鐵離子，可能是氧化亞銅在酸中發(fā)生氧化還原反應生成氧化銅和銅，生成的銅能把鐵離子還原為亞鐵離子，使溶液遇到硫氰酸鉀不變紅色；
（3）固體完全溶解，無固體存在，說明固體含有氧化鐵和氧化亞銅；反應生成的銅會和鐵離子全部反應；
（4）依據(jù)題意，能發(fā)生反應的物質為Cu₂O，最后變成CuO，增加的質量就是反應的氧氣的質量，根據(jù)質量差計算可以得出Cu₂O的質量分數(shù)；
（5）若濾液中含有+2價的鐵，亞鐵離子具有還原性，可以向濾液加入幾滴高錳酸鉀溶液，紫紅色若能褪去，則說明礦樣中含有+2價的鐵；反之則沒有．

解答 解：（1）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，若假設1成立，紅色粉末是Fe₂O₃，則實驗現(xiàn)象是固體完全溶解，溶液呈血紅色；
故答案為：固體完全溶解，溶液呈血紅色；
（2）滴加KSCN試劑后溶液不變紅色，說明溶液中無鐵離子，可能是氧化亞銅在酸中發(fā)生氧化還原反應生成氧化銅和銅，生成的銅能把鐵離子還原為亞鐵離子，使溶液遇到硫氰酸鉀不變紅色，所以滴加KSCN試劑后溶液不變紅色，不能說明原混合物不含氧化鐵；
故答案為：不合理；當原固體粉末為Fe₂O₃和Cu₂O的混合物時，加入稀H₂SO₄后產(chǎn)生的Fe³⁺與Cu反應生成Fe²⁺，滴加KSCN溶液后也可能不變紅色；
（3）固體完全溶解，無固體存在，說明固體含有氧化鐵和氧化亞銅；反應生成的銅會和鐵離子全部反應，反應的離子方程式為：Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O、2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺；
故答案為：Fe₂O₃和Cu₂O；Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O、2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺；
（4）依據(jù)題意，能發(fā)生反應的物質為Cu₂O，最后變成CuO，增加的質量就是反應的氧氣的質量，根據(jù)質量差計算可以得出Cu₂O的質量分數(shù)．
設樣品中氧化亞銅的質量為m，
2Cu₂O+O₂═4CuO△m
288g 32g
m （b-a）g
m=$\frac{288×（b-a）g}{32g}$=9（b-a）g，混合物中Cu₂O的質量分數(shù)為$\frac{9（b-a）}{a}$×100%，
故答案為：$\frac{9（b-a）}{a}$×100%．
（5）若濾液中含有+2價的鐵，亞鐵離子具有還原性，可以向濾液加入幾滴高錳酸鉀溶液，紫紅色若能褪去，則說明礦樣中含有+2價的鐵；反之則沒有．
故答案為：向濾液加入幾滴高錳酸鉀溶液，紫紅色若能褪去，則說明礦樣中含有+2價的鐵；反之則沒有．

點評 本題考查實驗的設計及評價，以及物質的組成的測定，難度較大，注意把握題給信息，是對所需知識的綜合考查，需要學生具有扎實的基礎與綜合運用分析能力．