Question

【题目】某红色固体粉末样品可能含有Fe2O3和Cu2O中的一种或两种，某化学兴越小组对其组成进行探究。

已知Cu2O在酸性溶液中会发生歧化反应:Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O。

方案一:

(1)学生甲取少量样品于烧杯中，加入过量浓硝酸，产生一种红棕色的气体。由此可得出样品中一定含有_______，写出产生上述气体的化学方程式_____________。

(2)进一步探究样品中另一种成分。实验操作步骤为:取少量上述反应后溶液，加入______(填化学式)溶液，观察现象。

方案二:

(3)学生乙取少量样品于烧杯中，加入过量稀硫酸，并作出如下假设和判断，结论正确的____。

A.若固体全部溶解，说明样品一定含有Fe2O3，一定不含有Cu2O

B.若固体部分溶解，说明样品一定含有Cu2O，一定不含有Fe2O3

C.若固体全部溶解，再滴加KSCN溶液，溶液不变红色，说明样品一定含有Fe2O3和Cu2O

方案三:

学生丙利用下图所示装置进行实验，称量反应前后装置C中样品的质量，以确定样品的组成。回答下列问题:

(4)装置A是氢气的发生装置，可以使用的药品是______(填选项)。

A.氢氧化钠溶液和铝片 B.稀硝酸和铁片 C.稀硫酸利锌片 D.浓硫酸和镁片

(5)下列实验步骤的先后顺序是_____(填序号)。

①打开止水夹 ②关闭止水夹 ③点燃C处的酒精喷灯

④熄灭C处的酒精喷灯 ⑤收集氢气并验纯

(6)假设样品全部参加反应生成相应金属单质，若实验前样品的质量为15.2g，实验后称得装置C中固体的质最为12.0g。则样品的组成是(若有多种成分，则须求出各成分的质量)_____。

Answer 1

【答案】 Cu2O Cu2O+6HNO3(浓)=2Cu(NO3)2+2NO2↑+3H2O KSCN C AC ①⑤③④② Fe2O3有8g、Cu2O有7.2g

【解析】（1）样品可能含有Fe2O3和Cu2O中的一种或两种，依据Cu2O在酸性溶液中会发生反应：Cu2O+2H+═Cu+Cu2++H2O分析可知，加入过量浓硝酸，产生一种红棕色的气体，说明硝酸被还原，氧化铁无此性质，判断一定含有Cu2O，氧化亚铜和浓硝酸反应生成硝酸铜，二氧化氮和水；
（2）探究样品中氧化铁可以利用被酸溶解后的溶液中的铁离子性质设计检验；
（3）Fe2O3与硫酸反应生成硫酸铁，Cu2O放入足量稀硫酸中发生反应生成硫酸铜、铜，Cu能将Fe3+还原为Fe2+ ，Fe3+遇KSCN 试剂时溶液变红色，Fe2+遇KSCN 试剂时溶液不变红色，剧此分析ABC情况；

（4）装置A是氢气的发生装置，依据选项中生成氢气的物质性质和装置特点分析判断；
（5）依据装置图和实验目的分析判断，实验过程中，应先反应生成氢气，验纯后加热C处，反应后先熄灭C处酒精灯等到C处冷却后再停止通氢气，防止生成物被空气中的氧气氧化；
（6）依据极值方法分析计算反应前后固体质量变化分析判断。

（1）样品可能含有Fe2O3和Cu2O中的一种或两种，依据Cu2O在酸性溶液中会发生反应：Cu2O+2H+═Cu+Cu2++H2O分析可知，加入过量浓硝酸，产生一种红棕色的气体说明有还原硝酸的物质存在，氧化铁无此性质，判断一定含有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（浓）═2Cu（NO3）2+2NO2↑+3H2O，正确答案为：Cu2O；Cu2O+6HNO3（浓）═2Cu（NO3）2+2NO2↑+3H2O；
（2）检验另一种物质氧化铁的存在，可以利用样品溶解于酸溶液中的铁离子现状设计实验验证：取少量溶液与试管中，滴加KSCN溶液，若溶液显血红色，说明样品中含有Fe2O3，反之说明样品中不含有Fe2O3，正确答案为： KSCN；
（3）A、固体全部溶解，若固体是Fe2O3和Cu2O的混合物，放入足量稀硫酸中会有Cu生成，Cu恰好能将Fe3+还原为Fe2+，A选项错误；
B、固体若是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+，剩余铜，B选项错误；
C、若固体全部溶解，再滴加KSCN溶液，溶液不变红色，因为Cu2O溶于硫酸生成Cu和CuSO4，而H2SO4不能溶解Cu，所以混合物中必须有Fe2O3存在，使其生成的Fe3+溶解产生的Cu，反应的有关离子方程式为Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O、2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+．说明样品一定含有Fe2O3和Cu2O， C选项正确；正确答案为：C；
（4）A．氢氧化钠溶液和铝片反应生成偏铝酸钠和氢气，A选项符合； B．稀硝酸和铁片反应不能生成氢气，B选项不符合；C．稀硫酸和锌片反应会生成氢气，C选项符合；D．浓硫酸和镁片反应生成二氧化硫不能生成氢气，D选项不符合；正确答案为：AC；
（5）依据装置图分析，打开止水夹使装置A中试剂发生反应生成氢气，在装置C导气管处收集氢气进行验纯，当氢气纯净后，点燃C处酒精灯加热反应完全，实验结束先熄灭C处酒精灯，继续通入氢气至C处冷却再停止通氢气，实验操作步骤先①打开止水夹，⑤收集氢气并验纯，③点燃C处的酒精喷灯；④熄灭C处的酒精喷灯；②关闭止水夹，正确答案为：①⑤③④②；
（6）假设样品全部参加反应，若实验前样品的质量为15.2克，实验后称得装置C中固体的质量为12.0克，则

若全部是氧化铁，反应为：Fe2O3+3H2=2Fe+3H2O
160 112
15.2g10.64g
若全部是氧化亚铜反应为Cu2O+H2=2Cu+H2O
144128g
15.2g 13.5g
实验后称得装置C中固体的质量为12.0克，10.64g＜12g＜13.5g，所以样品中一定含有F2O3和Cu2O，假设Fe2O3为xmol，Cu2O为ymol，由混合物的质量守恒得：160x+144y=15.2g①，反应后固体质量：112x+128y=12g②，①，②联立解得：x= 0.05mol， y=0.05mol，所以m（Fe2O3）=8g，m（Cu2O）=7.2g，正确答案：m（Fe2O3）=8g；m（Cu2O）=7.2g。