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【题目】某红色固体粉末样品可能含有Fe2O3Cu2O中的一种或两种,某校化学自主探究实验小组拟对其组成进行探究。

查阅资料:Cu2O在酸性溶液中会发生反应:Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O

探究一:用如图所示装置进行实验,回答下列问题:

(1)仪器组装完成后,夹好止水夹,______________________ ,则说明装置A的气密性良好

(2)装置A是氢气的发生装置,可以选用的药品是______(填选项)

A.稀硫酸和锌片 B.稀硝酸和铁片

C.氢氧化钠溶液和铝片 D.浓硫酸和镁片

(3)从下列实验步骤中,选择正确的操作顺序:____________(填序号)

打开止水夹

熄灭C处的酒精喷灯

③C处冷却至室温后,关闭止水夹

点燃C处的酒精喷灯

收集氢气并验纯

通入气体一段时间,排尽装置内的空气

探究二:

(4)甲同学取少量样品于试管中,加入适量的稀硫酸,若无红色物质生成,则说明样品中不含Cu2O;乙同学认为观点不正确,其原因是_____________(用离子方程式表示);丙同学另取少量样品于试管中,加入适量的浓硝酸,产生红棕色的气体.证明样品中一定含有________,其反应的离子方程式为_____;丁同学设计实验证明另一种物质是否存在,则其设计方案中检验另一种物质所有试剂名称为______________

(5)取一定量样品于烧杯中,加入足量的稀硫酸,若反应后经过滤得到固体3.2g,滤液中Fe2+1.0mol,则样品中n(Cu2O)=_________mol.

【答案】 向装置A中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液柱,若液柱高度保持不变 AC ⑥⑤④② 2Fe3++Cu =2 Fe2++Cu2+ Cu2O Cu2O+6H++2NO3-=2Cu2++2NO2+3H2O 盐酸 硫氰化钾 0.55

【解析】(1)仪器组装完成后,夹好止水夹,在长颈漏斗中加水形成一段水柱,且不发生变化证明气密性完好,向装置A中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液注,若液柱高度保持不变,故答案为:向装置A中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液注,若液柱高度保持不变;

(2)由反应原理和物质性质可知,稀酸和锌反应生成氢气,金属铝和强碱溶液反应生成氢气;A.稀硫酸和锌片反应生成硫酸锌和氢气,故A符合;B.稀硝酸和铁片反应生成硝酸铁、一氧化氮和水,不能生成氢气,故B不符合;C.氢氧化钠溶液和铝片反应生成偏铝酸钠和氢气,故C符合;D.浓硫酸和镁片反应生成硫酸镁、二氧化硫和水,故D不符合;故答案为:AC;

(3)氢气混有空气加热发生爆炸,所以开始先通氢气,打开止水夹生成氢气,通过后续装置充满氢气,目的是排出装置中的空气,检验最后U型管出来的气体氢气纯度,气体纯净后再点燃C处的酒精喷灯,反应完成后先撤酒精灯,玻璃管冷却再停氢气,操作位熄灭C处的酒精喷灯,待C处冷却至室温后,关闭止水夹,防止生成的铜被空气中氧气氧化,正确的存在顺序为:①⑥⑤④②③;故答案为:⑥⑤④②

(4)取少量样品于试管中,加入适量的稀硫酸,若无红色物质生成,可能是铁离子溶解生成的红色铜,不能证明样品中不含Cu2O,反应的离子方程式为:2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+;另取少量样品于试管中,加入适量的浓硝酸,产生红棕色的气体,氧化亚铜的氧化性大于硫离子,证明样品中一定含有Cu2O,氧化亚铜和浓硝酸反应生成硝酸铜,二氧化氮和水,反应的化学方程式为:Cu2O+6HNO3()=2Cu(NO3)2+2NO2↑+3H2O,离子方程式为Cu2O+6H++2NO3-=2Cu2++2NO2+3H2O,要设计实验证明另一种物质氧化铁是否存在,需要首先用盐酸将固体溶解,然后依据铁离子和硫氰化钾溶液反应生成血红色溶液设计,若加入硫氰化钾溶液变红色,证明含有铁离子,否则不含有铁离子;故答案为:2Fe3++Cu =2 Fe2++Cu2+;Cu2O;Cu2O+6H++2NO3-=2Cu2++2NO2+3H2O;盐酸、硫氰化钾;

(5)2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+,Cu2O+2H+═Cu+Cu2++H2O,固体为铜,铁离子全部反应生成亚铁离子,生成1.0molFe2+,消耗Cu0.5mol,剩余Cu物质的量==0.05mol,原样品中Cu2O物质的量=0.05mol+0.5mol=0.55mol,故答案为:0.55。

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