Question

（2013?嘉祥县一模）某化学兴趣小组对一包干燥的红色粉末组成进行探究．请你参与并回答有关问题．
[教师提醒]它由Cu、Fe₂O₃二种固体中的一种或两种组成．
[提出猜想]红色粉末可能的组成有：（1）只有Cu；（2）只有

Fe₂O₃

；（3）是Cu、Fe₂O₃的混合物．
[资料获悉]氧化铁在盐酸中发生的反应：Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O；铜与盐酸不反应；Cu在FeCl₃溶液中发生反应：2FeCl₃+Cu═2FeCl₂+CuCl₂．
[实验探究]
㈠甲同学取少量红色粉末于试管中，滴加足量稀盐酸，振荡后观察，发现固体全部溶解．甲同学认为可以排除猜想中的（1）和（3），而乙同学认为只能排除猜想（1），你认为

乙

的观点正确（填“甲”或“乙”）．
㈡丙同学为进一步确定红色粉末的组成，称取该粉末5.0g装入硬质玻璃管中，按右下图在通风橱中进行实验．开始时缓缓通入CO气体，过一段时间后再加热使其充分反应．待反应完全后，停止加热，仍继续通CO气体直至玻璃管冷却．
反应前后称量相关装置和物质的总质量，其数据如下表：

	反应前	反应后
Ⅰ组	玻璃管和红色粉末的总质量为37.3g	玻璃管和固体物质的总质量为36.1g
Ⅱ组	洗气瓶和所盛溶液的总质量为180.0g	洗气瓶和瓶中物质的总质量为183.1g

[交流讨论]
㈠在装置A中先通CO气体的作用是

排尽装置中空气，防止发生爆炸

．
㈡应该选择

I

组的实验数据计算来确定红色粉末的组成．最终计算结果表明：该红色粉末的组成是猜想中的第

（3）

组（填序号）．
㈢写出A装置中发生反应的化学方程式

Fe₂O₃+3CO

高温  .

2Fe+3CO₂

；实验中观察到A装置中的现象为

红棕色粉未变黑色

．
㈣为了防止溶液倒吸，本实验停止加热前是否需要先断开A和B的连接处？

不需要

（填“需要”或“不需要”），理由是

因为停止加热仍继续通CO至玻璃管冷却

．
[反思评价]丁同学指出：从环保角度，上图装置有严重不足之处．你认为应该如何改进？

应在B装置后加酒精灯点燃或用气球回收

．

Answer 1

分析：本题是一道综合性探究题，利用物质的性质不同设计实验加以甄别，来探究红色粉末的组成，先分别探究其中是否含有Fe（OH）₃、Cu等，逐步缩小范围，然后再选择适当的试剂和方法通过实验探究确定其组成．
[提出猜想]红色粉末可能是Fe₂O₃ 或Cu、Fe₂O₃的混合物，推测只有 Fe₂O₃；
[实验探究]㈠由“甲同学取少量红色粉末于试管中，滴加足量稀盐酸，振荡后观察，发现固体全部溶解”，且“氧化铁在盐酸中发生的反应：Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O；铜与盐酸不反应；Cu在FeCl₃溶液中发生反应：2FeCl₃+Cu═2FeCl₂+CuCl₂”可知不排除（3）．故推测乙观点正确．
[交流讨论]
㈠要考虑到CO具有可燃性，与玻璃管中的空气混合受热会发生爆炸，因此，应先通CO排尽玻璃管中的空气，然后再加热．应考虑到CO有毒，排放到空气中会污染大气，显然，该装置没有对尾气进行处理．
㈡选择实验数据计算来确定红色粉末的组成．最终计算结果推测红色粉末的组成．
㈢写出A装置中发生反应的化学方程式；描述实验中到A装置中的现象；
[反思评价]一氧化碳是可燃性气体，不纯遇热可能会发生爆炸现象，此气体有毒，实验中必须进行尾气处理．

解答：解：[提出猜想]红色粉末可能的组成有：（1）只有Cu；（2）只有 Fe₂O₃；（3）是Cu、Fe₂O₃的混合物．
[实验探究]㈠甲同学取少量红色粉末于试管中，滴加足量稀盐酸，振荡后观察，发现固体全部溶解．甲同学认为可以排除猜想中的（1）和（3），而乙同学认为只能排除猜想（1），则甲的观点正确；
[交流讨论]㈠一氧化碳属于可燃性气体，不纯遇热可能发生爆炸，故在装置A中先通CO气体的作用是 排尽装置中空气，防止发生爆炸．
㈡应该选择I组的实验数据计算来确定红色粉末的组成．
设粉末中氧化铁的质量为x．
3CO+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+3CO₂ 固体△m
160            112          48
x                      37.3-36.1=1.2g

160

x

=

48

1.2g

，解得x=4g
粉末共有5g，氧化铁4g，所以含有铜粉；
最终计算结果表明：该红色粉末的组成是猜想中的第（3）组．
㈢氧化铁能与一氧化碳反应生成黑色的铁粉，而铜不与一氧化碳反应，故写出A装置中发生反应的化学方程式 Fe₂O₃+3CO

高温  .

2Fe+3CO₂；实验中观察到A装置中的现象为 红棕色粉未变黑色．
㈣为了防止溶液倒吸，本实验停止加热前不需要先断开A和B的连接处，因为实验结束后，需要继续通入一氧化碳直到玻璃管冷却，不会出现倒吸现象，故理由是因为停止加热仍继续通CO至玻璃管冷却．
[反思评价]一氧化碳有毒，需要进行尾气处理．故丁同学指出：从环保角度，上图装置有严重不足之处．则应改进：应在B装置后加酒精灯点燃或用气球回收．
故答案为：[提出猜想]Fe₂O₃；[实验探究]㈠乙．
[交流讨论]㈠排尽装置中空气，防止发生爆炸．
㈡I，（3）．
㈢Fe₂O₃+3CO

高温  .

2Fe+3CO₂；红棕色粉未变黑色．
㈣不需要，因为停止加热仍继续通CO至玻璃管冷却．
[反思评价]应在B装置后加酒精灯点燃或用气球回收

点评：此类题目主要对炼铁的实验原理、实验现象、操作步骤、尾气处理、装置连接及实验分析与评价等方面进行考查．熟练掌握该实验的反应原理以及实验注意事项是解决此类问题的关键．