Question

7．某鐵紅涂料中添加有CuO或FeO中的一種，為探究添加物的成分設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)方案：
（1）請(qǐng)寫出實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期現(xiàn)象，對(duì)應(yīng)的離子方程式．
（限選試劑：鐵粉、3mol/L H₂SO₄、0.1mol/L酸性KMnO₄溶液、10% H₂O₂、KSCN溶液）

操作步驟	預(yù)期現(xiàn)象
①取少量樣品于試管中，加入足量的3mol/LH2SO4，充分振蕩，將所得澄清的溶液分裝在兩支試管中．
②向一支試管中加入足量鐵粉，充分振蕩；再加入足量3mol/LH2SO4，充分振蕩．	若出現(xiàn)紅色固體，則含有CuO．
③向另一支試管中加入0.01mol/L酸性KMnO4溶液．	若溶液紫紅色褪去則含有FeO．

④操作步驟③中反應(yīng)的離子方程式為5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O．
（2）經(jīng)分析該鐵紅涂料中有FeO，為測(cè)定鐵紅中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，興趣小組的同學(xué)稱量11.6g該鐵紅涂料進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)．
已知：氣體由草酸晶體受熱分解得到：H₂C₂O₄•2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CO₂↑+CO↑+3H₂O．
且除鐵紅外所用試劑均過量．

①裝置A、B中的試劑依次是氫氧化鈉溶液、濃硫酸．
②氣體通入后，接下來的操作是用點(diǎn)燃的小木條靠近肥皂泡，直到肥皂泡安靜燃燒，然后對(duì)C裝置加熱．
③實(shí)驗(yàn)前后稱得D裝置增重8.8g，則此鐵紅中鐵的質(zhì)最分?jǐn)?shù)是72.41%．

Answer 1

分析 （1）氧化銅可以溶解于強(qiáng)酸溶液中，得到含有銅離子的鹽，加入足量鐵粉可以將金屬銅置換出來，據(jù)此可以檢驗(yàn)固體是氧化銅，氧化亞鐵可以和強(qiáng)酸反應(yīng)生成亞鐵鹽，能使高錳酸鉀褪色，據(jù)此可以檢驗(yàn)固體中含有氧化亞鐵；
（2）氣體發(fā)生裝置由草酸晶體受熱分解得到：H₂C₂O₄•2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CO₂↑+CO↑+3H₂O，通過裝置A中氫氧化鈉溶液除去二氧化碳，通過裝置B中濃硫酸除去水蒸氣，得到干燥純凈的一氧化碳?xì)怏w，通過裝置C中的鐵紅發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成的二氧化碳被裝置D吸收，裝置E是防止肥皂液則水蒸氣進(jìn)入，
①裝置AB是對(duì)生成的氣體進(jìn)行除雜和干燥，除去二氧化碳用氫氧化鈉溶液，除去水蒸氣用濃硫酸；
②氣體還原鐵紅樣品需要檢驗(yàn)氣體的純度，防止混有空氣發(fā)生爆炸；
③實(shí)驗(yàn)前后稱得D裝置增重8.8g為生成二氧化碳的質(zhì)量，物質(zhì)的量=$\frac{8.8g}{44g/mol}$=0.2mol，氧元素質(zhì)量=0.2mol×2×16g/mol=6.4g，其中一半來源于CO，一半來源于鐵的氧化物，鐵紅中氧元素質(zhì)量=$\frac{6.4g}{2}$=3.2g，結(jié)合元素守恒計(jì)算鐵元素含量．

解答 解：（1）氧化銅可以溶解于強(qiáng)酸溶液中，得到含有銅離子的鹽，加入足量鐵粉可以將金屬銅置換出來，據(jù)此可以檢驗(yàn)固體是氧化銅，氧化亞鐵可以和強(qiáng)酸反應(yīng)生成亞鐵鹽，能使高錳酸鉀褪色，據(jù)此可以檢驗(yàn)固體中含有氧化亞鐵，
可取少量樣品于試管中，加入足量的3mol•L^-1H₂SO₄，充分振蕩．
取少許上述溶液于，加入足量鐵粉，充分振蕩；再加入足量3mol•L^-1H₂SO₄，充分振蕩，
取少許步驟1溶液于試管中，逐滴加入0.1 mol•L^-1酸性KMnO₄溶液，若試管中出現(xiàn)紅色固體，說明試樣中有CuO，如果紫紅色褪去，說明試樣中有FeO，
故答案為：

操作步驟	預(yù)期現(xiàn)象
①3mol/LH2SO4
②向一支試管中加入足量鐵粉，充分振蕩；再加入足量3mol/LH2SO4，充分振蕩
	③溶液紫紅色褪去

④操作步驟③中反應(yīng)為高錳酸鉀溶液氧化亞鐵離子生成鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，
故答案為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
（2）氣體發(fā)生裝置由草酸晶體受熱分解得到：H₂C₂O₄•2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CO₂↑+CO↑+3H₂O，通過裝置A中氫氧化鈉溶液除去二氧化碳，通過裝置B中濃硫酸除去水蒸氣，得到干燥純凈的一氧化碳?xì)怏w，通過裝置C中的鐵紅發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成的二氧化碳被裝置D吸收，裝置E是防止肥皂液則水蒸氣進(jìn)入，
①分析可知裝置A是除去二氧化碳?xì)怏w的氫氧化鈉溶液，裝置B為干燥氣體的濃硫酸溶液，
故答案為：氫氧化鈉溶液；濃硫酸；
②氣體還原鐵紅樣品需要檢驗(yàn)氣體的純度，防止混有空氣發(fā)生爆炸，氣體通入后，接下來的操作是：用點(diǎn)燃的小木條靠近肥皂泡，直到肥皂泡安靜燃燒，
故答案為：用點(diǎn)燃的小木條靠近肥皂泡，直到肥皂泡安靜燃燒；
③實(shí)驗(yàn)前后稱得D裝置增重8.8g為生成二氧化碳的質(zhì)量，物質(zhì)的量=$\frac{8.8g}{44g/mol}$=0.2mol，氧元素質(zhì)量=0.2mol×2×16g/mol=6.4g，其中一半來源于CO，一半來源于鐵的氧化物，鐵紅中氧元素質(zhì)量=$\frac{6.4g}{2}$=3.2g，11.6g該鐵紅中鐵元素的含量=$\frac{11.6g-3.2g}{11.6g}$×100%=72.41%，
故答案為：72.41%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)分離方法和物質(zhì)性質(zhì)的分析判斷，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�和�?jì)算能力的考查，注意把握實(shí)驗(yàn)原理、掌握物質(zhì)性質(zhì)是關(guān)鍵，題目難度中等．