Question

某化学兴趣小组有一次活动的内容是：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、Fe（OH）₃三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只有Fe（OH）₃④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
资料获悉：（1）2Fe（OH）₃

△   .

 Fe₂O₃+3H₂O
（2）白色无水CuSO₄遇水变蓝
（3）Cu在FeCl₃溶液中发生反应：2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂
探究思路：利用物质的性质不同设计实验加以甄别，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其组成．
（装置内空气中的水蒸气、CO₂忽略不计）
实验探究：

（1）甲同学取适量红色粉末装入试管中，按图1进行实验．结果无水CuSO₄没有变蓝，从而排除猜想中的

 

．（填猜想中的序号）
（2）在甲同学实验结论的基础上，乙同学另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，溶液变色．乙同学认为可以排除猜想中的①和⑤，而丙同学认为只能排除猜想①，你认为

 

的观点正确（填“乙”“丙”）．
（3）丁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，按图2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：
（1）在装置A中先通CO气体的作用是

 

．
（2）应该选择

 

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

 

组（填序号）．
（3）写出A装置中发生反应的化学方程式

 

；实验中观察到A装置中的现象为

 

．
（4）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？

 

（填“需要”或“不需要”），理由是

 

．
反思评价：戊同学指出：从环保角度，图2装置有严重不足之处．你认为应该如何改进？

 

．
拓展延伸：有同学提出丁同学上述实验中的CO还可以用H₂代替，并将图28-2中B装置换成盛有碱石灰（生石灰和氢氧化钠固体混合物）的干燥管，来确定该红色粉末的组成，你认为是否可行？

 

（填“可行”或“不可行”）．

Answer 1

分析：（1）根据2Fe（OH）₃

△   .

 Fe₂O₃+3H₂O，白色无水CuSO₄遇水变蓝来分析；
（2）根据Cu与盐酸不反应，Fe₂O₃、Fe（OH）₃与盐酸不反应以及Cu在FeCl₃溶液中发生反应：2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂来分析；
（3）（1）根据CO具有可燃性，与玻璃管中的空气混合受热会发生爆炸；
（2）第Ⅱ组数据，因石灰水少量，不能证明二氧化碳完全反应，根据选择Ⅰ组的实验数据根据方程式来计算确定红色粉末的组成．
（3）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；
（4）根据实验结束后，需要继续通入一氧化碳直到玻璃管冷却来分析；根据一氧化碳有毒，需要进行尾气处理来分析；根据氢气具有还原性，能代替一氧化碳来还原氧化铁，生成的水能被碱石灰充分吸收来分析．

解答：解：（1）2Fe（OH）₃

△   .

 Fe₂O₃+3H₂O，白色无水CuSO₄遇水变蓝，按图1进行实验．结果无水CuSO₄没有变蓝，即无水生成，说明固体中不含Fe（OH）₃，可排除猜想中的③④⑥，
故答案为：③④⑥；
（2）Cu在FeCl₃溶液中发生反应：2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂ ，取红色粉末于试管中，滴加足量稀盐酸，振荡后观察，发现固体全部溶解，溶液变色，可推断排除猜想中的①，故红色粉末可能是Fe₂O₃ 或Cu、Fe₂O₃的混合物，所以说丙同学的观点正确，故答案为：丙；
（3）（1）根据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．所以在装置A中先通CO气体的作用是：排净装置中的空气（或防止CO和装置中的空气混合受热发生爆炸），
故答案为：排净装置中的空气（或防止CO和装置中的空气混合受热发生爆炸）；
（2））Ⅱ组实验使用的是石灰水吸收二氧化碳，吸收的不够完全使实验数据不准确，应该使用Ⅰ组数据进行确定
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                     1.2g
  

160

x

=

48

1.2g

   x=4g
而粉末共有5g，氧化铁4g，所以含有铜粉，
故答案为：Ⅰ；⑤；
（3）氧化铁能与一氧化碳反应生成黑色的铁粉，反应为3CO+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+3CO₂，而铜不与一氧化碳反应，
故答案为：3CO+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+3CO₂；部分红色粉末变黑；
（4）实验结束后，需要继续通入一氧化碳直到玻璃管冷却，CO气体进入B中溶液中，所以不会出现倒吸现象，
一氧化碳有毒，需要进行尾气处理，可以在B装置后放一燃着的酒精灯，
因氢气具有还原性，能代替一氧化碳来还原氧化铁，生成的水能被碱石灰充分吸收，可以计算出Fe₂O₃的质量，确定固体的成分，
故答案为：不需要；因为一直通入CO气体进入B中，B中溶液不会倒吸到A装置中；在B装置后放一燃着的酒精灯；可行．

点评：本题考查了混合粉末组成的测定，完成此题，可以依据题干提供的信息结合已有的知识进行，难度较大．