Question

【题目】铁、铜等金属及其化合物在日常生产生活中用途非常广泛．
（1）实验室欲制备0.3mol Cu（NO3）2晶体，甲、乙两同学分别设计实验方案如下：
甲：Cu Cu（NO3）2 乙：Cu CuO Cu（NO3）2
（i）从绿色化学的角度分析，同学的方案更合理
（ii）乙同学实验时通入O2的速率不宜过大，为便于观察和控制产生O2的速率，宜选择装置（填字母序号）．

（2）某化学实验小组通过实验来探究一包黑色粉是否由Fe3O4、CuO组成探究过程如下：
（i）提出假设：
假设1．黑色粉末是CuO；
假设2．黑色粉末是Fe3O4；
假设3．黑色粉末是CuO和Fe3O4的混合物．
（ii）设计探究实验：
取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中滴加KSCN试剂．
①若假设1成立，则实验现象是溶液显蓝色．
②若假设2或3成立，则实验现象是 ．
为进一步探究，继续向所得溶液加入足量铁粉，若产生的现象，则假设3成立．
有另一小组同学提出，若混合物中CuO含量较少，可能加入铁粉后实验现象不明显．
查阅资料：Cu2+与足量氨水反应生成深蓝色溶液，Cu2++4NH3H2O=Cu（NH3）42++4H2O．
为探究是假设2还是假设3成立，另取少量粉末加稀硫酸充分溶解后，再加入足量氨水，若假设2成立，则产生现象；若假设3成立，则产生现象．
（3）由Fe3O4、FeO，CuO，Fe组成的固体混合物，在加热条件下用足量的CO还原，得到金属混合物2.86g，将生成的CO2气体用足量的澄清石灰水吸收后，产生5.00g白色沉淀．固体混合物的质量是 ．

Answer 1

【答案】
（1）乙；B
（2）溶液显血红色证明加入硫酸后生成了三价铁离子，说明黑色物质中含有Fe3O4 ， 所以假设2或3都有可能；有红色固体析出；红褐色沉淀，同时溶液呈无色；红褐色沉淀，同时溶液呈深蓝色
（3）3.66g
【解析】解：（1）（i）甲方案中放出的有毒气体氮氧化物会造成对空气的污染，因此，从保护环境的角度来看，甲方案不合理；乙方案铜和氧气加热生成氧化铜，氧化铜和硝酸反应产生硝酸铜和水，因此反应过程中没有污染物，且原料的利用率高；所以答案是：乙；（ii）实验时通入O2的速率不宜过大，为便于观察和控制产生O2的速率，分析装置可知，利用分液漏斗控制加入过氧化氢的量能达到要求，装置B中生成的氧气通过浓硫酸可以干燥氧气，同时观察气体气泡冒出的速率控制生成氧气的速率，所以选择B装置；所以答案是：B；（2）该物质是黑色固体，也可能既含有CuO又含有Fe3O4黑色粉末，或是CuO和Fe3O4的混合物；硫酸与氧化铜发生反应：CuO+H2SO4=CuSO4+H2O，硫酸铜溶液显蓝色，若假设1成立，实验现象为：溶液显蓝色，三价铁离子与KSCN试剂络合成红色络合物，所以如果所得溶液显血红色，证明加入硫酸后生成了三价铁离子，说明黑色物质中含有Fe3O4 ， 所以假设2或3都有可能，铁粉与铜离子发生反应：2Cu2++Fe=3Fe2++Cu，所以如果产生红色物质，证明溶液中存在铜离子，则黑色固体中含有CuO，故假设3正确；如果假设2成立，则加入硫酸后得到的溶液中含有三价铁离子，加入氨水后生成氢氧化铁红褐色沉淀；如果假设3成立则加入硫酸后溶液中既含有三价铁离子还含有铜离子，加入足量氨水反应生成氢氧化铁红褐色沉淀；铜离子与氨水发生反应Cu2++4NH3H2O═Cu（NH3）42++4H2O，盐酸变为深蓝色，所以答案是：所得溶液显血红色，证明加入硫酸后生成了三价铁离子，说明黑色物质中含有Fe3O4 ， 所以假设2或3都有可能；有红色固体析出；红褐色沉淀同时溶液呈无色；红褐色沉淀，同时溶液呈深蓝色；（3）发生的有关反应为：Fe3O4+4CO 3Fe+4CO2 ， FeO+CO Fe+CO2 ， CuO+CO Cu+CO2 ， 根据反应方程式判断CO2中的O原子来源于CO和金属氧化物，CO2的物质的量等于金属氧化物中氧原子的物质的量，计算出氧化物中氧元素的质量，金属氧化物的质量等于金属的质量加氧化物中氧元素的质量，生成的CO2为 =0.05mol，从反应方程式可以看出，CO2中的O原子来源于CO和金属氧化物，则氧化物中氧元素的物质的量n（O）=0.05mol，m（O）=0.05mol×16g/mol=0.8g，所以金属氧化物的质量为2.86g+0.8g=3.66g；
所以答案是：3.66g．