Question

15．三氧化二铁和氧化亚铜是红色粉末，常作颜料．某校一化学实验小组通过实验来探究一红色粉末是Fe₂O₃、Cu₂O或二者的混合物．探究过程如下：
查阅资料知：Cu₂O是一种碱性氧化物，溶于稀硫酸生成Cu和CuSO₄，在空气中加热生成CuO．
提出假设：假设 l：红色粉末是Fe₂O₃
假设2：红色粉末是Cu₂O
假设3：红色粉末是Fe₂O₃和Cu₂O的混合物
设计实验：取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中再滴加KSCN溶液．
（1）若假设1成立，则实验现象是没有红色不溶物，滴加KSCN溶液，溶液变为红色．
（2）若滴入 KSCN溶液后溶液不变红色，则证明原固体粉末中一定不含三氧化二铁．你认为这种说法合理吗？不合理．筒述你的理由Cu能将Fe³⁺还原为Fe²⁺．
（3）若固体粉末完全溶解无固体存在，滴加KSCN溶液时溶液不变红色，则证明原固体粉末是Fe₂O₃和Cu₂O的混合物，则其质量比为10：9_，写出其中发生的氧化还原反应的离子方程式Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O、2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺．探究延伸：经实验分析，确定红色粉末为Fe₂O₃和Cu₂O的混合物．
（4）实验小组欲用加热法测定Cu₂O的质量分数．取ag固体粉末在空气中充分加热，待质量不再变化时，称其质量为bg（b＞a），则混合物中Cu₂O的质量分数为$\frac{9（b-a）}{a}$×100%．

Answer 1

分析 （1）Fe₂O₃与硫酸反应生成硫酸铁，铁离子遇KSCN溶液红色；
（2）红色粉末若是Fe₂O₃和Cu₂O的混合物，放入足量稀硫酸中会有Cu生成，Cu能将Fe³⁺还原为Fe²⁺，滴加KSCN试剂后溶液可能不变红色；
（3）固体完全溶解，无固体存在，说明固体含有氧化铁和氧化亚铜；反应生成的铜会和铁离子全部反应；
（4）依据题意，能发生反应的物质为Cu₂O，最后变成CuO，增加的质量就是反应的氧气的质量，根据质量差计算可以得出Cu₂O的质量分数．

解答 解：（1）若红色粉末是Fe₂O₃，Fe₂O₃与硫酸反应生成硫酸铁，没有红色不溶物，滴加KSCN溶液，溶液变为红色，
故答案为：没有红色不溶物，滴加KSCN溶液，溶液变为红色；
（2）红色粉末若是Fe₂O₃和Cu₂O的混合物，放入足量稀硫酸中会有Cu生成，Cu能将Fe³⁺还原为Fe²⁺，滴加KSCN试剂后溶液可能不变红色，所以说法不合理，
故答案为：不合理；Cu能将Fe³⁺还原为Fe²⁺；
（3）固体完全溶解，无固体存在，说明固体含有氧化铁和氧化亚铜；反应生成的铜会和铁离子全部反应，反应的离子方程式为：Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O、2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺；根据方程式知道：n（Fe₂O₃）：n（Cu₂O）=1：1，则质量比为：m（Fe₂O₃）：m（Cu₂O）=10：9，
故答案为：10：9；Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O、2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺；
（4）依据题意，能发生反应的物质为Cu₂O，最后变成CuO，增加的质量就是反应的氧气的质量，根据质量差计算可以得出Cu₂O的质量分数．
设样品中氧化亚铜的质量为m，
2Cu₂O+O₂═4CuO△m
288g    32g
m   （b-a）g
m=$\frac{288×（b-a）g}{32g}$=9（b-a）g，混合物中Cu₂O的质量分数为$\frac{9（b-a）}{a}$×100%，
故答案为：$\frac{9（b-a）}{a}$×100%．

点评 本题考查实验的设计及评价，以及物质的组成的测定，难度较大，注意把握题给信息，是对所需知识的综合考查，需要学生具有扎实的基础与综合运用分析能力．