Question

某红色固体粉末样品可能含有Fe₂S₃和Cu₂O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，探究方案设计如下：
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）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．浓硫酸和镁片    D．氢氧化钠溶液和铝片
（2）从下列实验步骤中，选择正确的操作顺序：①

 

-

 

④

 

（填序号）
①打开止水夹
②熄灭C处的酒精喷灯
③C处冷却至室温后，关闭止水夹
④点燃C处的酒精喷灯
⑤收集氢气并验纯
⑥通入气体一段时间，排尽装置内的空气；
（3）要确定样品的组成，实验过程需进行多次称量，至少称量的次数是

 

．
探究二：
（4）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

 

，写出该反应的化学方程式

 

（5）为了进一步探究样品中是否存在另一种成分，取少量上述（4）中的溶液，加适量蒸馏水稀释后，滴加

 

则可证明另一成分存在，反之，说明样品中不含该成分．
探究三：
（6）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⁺有1.0mol，则样品中n（Cu₂O）=

 

mol．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验探究和数据处理题

分析：（1）依据反应原理和物质性质分析判断；
（2）打开止水夹生成氢气，通过后续装置充满氢气排出装置中的空气后，检验气体纯度，收集检验氢气纯度，气体纯净后点燃C处的酒精喷灯，反应完成熄灭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；
（3）要确定样品的组成，实验过程需进行多次称量，实验前称量，实验后称量，称量恒重；
（4）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；
（5）取少量上述（4）中的溶液，因为氧化亚铜反应生成硫酸铜溶液，加适量蒸馏水稀释后，依据铁离子和硫氰酸钾溶液反应生成血红色溶液分析设计；
（6）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，结合化学方程式定量关系计算得到．

解答： 解：（1）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．浓硫酸和镁片反应生成硫酸镁、二氧化硫和水，故C不符合；    
D．氢氧化钠溶液和铝片反应生成偏铝酸钠和氢气，故D符合；
故答案为：AD；
（2）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；
故答案为：⑥；⑤；②③；
（3）要确定样品的组成，实验过程需进行多次称量，实验前称量，实验后称量，称量恒重，确定样品的组成，实验过程需进行多次称量，至少称量的次数是三次；
故答案为：三；
（4）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（浓）=2Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+3H₂O；
故答案为：Cu₂O；Cu₂O+6HNO₃（浓）=2Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+3H₂O；
（5）取少量上述（4）中的溶液，因为氧化亚铜反应生成硝酸铜溶液，加适量蒸馏水稀释后，依据铁离子和硫氰酸钾溶液反应生成血红色溶液分析设计，若加入硫氰酸钾溶液变红色，证明含有铁离子，否则不含有铁离子；
故答案为：硫氰酸钾溶液，若溶液变红色；
（6）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=

3.2g

64g/mol

=0.05mol，原样品中Cu2O物质的量=0.05mol+0.5mol=0.55mol，
故答案为：0.55．

点评：本题考查了物质组成的分析判断，实验过程分析应用，主要是氧化还原反应发生的条件，产物判断，掌握基础是关键，题目难度中等．