Question

某化學興趣小組有一次活動的內(nèi)容是：對一包干燥的紅色粉末組成進行探究．請你參與并回答有關(guān)問題．
【教師提醒】它由Cu、Fe₂O₃、Fe（OH）₃三種固體中的一種或兩種組成．
【提出猜想】可能的組成：①只有Cu       ②只有Fe₂O₃
③只有Fe（OH）₃ ④是Fe₂O₃、Fe（OH）₃的混合物
⑤是Cu、Fe₂O₃的混合物     ⑥是Cu、Fe（OH）₃的混合物
【資料獲悉】（1）2Fe（OH）₃

△   .

Fe₂O₃+3H₂O     （2）白色無水CuSO₄遇水變藍
【探究思路】利用物質(zhì)的性質(zhì)不同設(shè)計實驗加以甄別，先分別探究其中是否含有Fe（OH）₃、Cu等，逐步縮小范圍，然后再選擇適當?shù)脑噭┖头椒ㄍㄟ^實驗探究其組成．（裝置內(nèi)空氣中的水蒸氣、CO₂忽略不計）
【實驗探究】（1）甲同學取適量紅色粉末裝入試管中，按圖1進行實驗．結(jié)果無水CuSO₄沒有變藍，從而排除猜想中的

 

．（填猜想中的序號）
（2）丁同學為進一步確定紅色粉末的組成，稱取該粉末5.0g裝入硬質(zhì)玻璃管中，按圖2在通風櫥中進行實驗．開始時緩緩通入CO氣體，過一段時間后再加熱使其充分反應．待反應完全后，停止加熱，仍繼續(xù)通CO氣體直至玻璃管冷卻．反應前后稱量相關(guān)裝置和物質(zhì)的總質(zhì)量，其數(shù)據(jù)如下表：

	反應前	反應后
Ⅰ 組	玻璃管和紅色粉末的總質(zhì)量為37.3g	玻璃管和固體物質(zhì)的總質(zhì)量為36.1g
Ⅱ 組	洗氣瓶和所盛溶液 的總質(zhì)量為180.0g	洗氣瓶和瓶中物質(zhì) 的總質(zhì)量為183.1g

【交流討論】
（1）在裝置A中先通CO氣體的作用是

 

．
（2）應該選擇

 

組的實驗數(shù)據(jù)計算來確定紅色粉末的組成，不選擇另一組的理由是

 

．最終計算結(jié)果表明：該紅色粉末的組成是猜想中的第

 

組（填序號）．
（3）寫出A裝置中發(fā)生反應的化學方程式

 

；實驗中觀察到A裝置中的現(xiàn)象為

 

．
（4）為了防止溶液倒吸，本實驗停止加熱前是否需要先斷開A和B的連接處？

 

（填“需要”或“不需要”），理由是

 

．
【反思評價】戊同學指出：從環(huán)保角度，圖2裝置有嚴重不足之處．你認為應該如何改進？

 

．

Answer 1

考點：實驗探究物質(zhì)的組成成分以及含量,常見氣體的檢驗與除雜方法,一氧化碳的化學性質(zhì)

專題：科學探究

分析：本題是一道綜合性探究題，利用物質(zhì)的性質(zhì)不同設(shè)計實驗加以甄別，來探究紅色粉末的組成，先分別探究其中是否含有Fe（OH）₃、Cu等，逐步縮小范圍，然后再選擇適當?shù)脑噭┖头椒ㄍㄟ^實驗探究確定其組成．
根據(jù)【資料獲悉】中的（1）（2）（3）和探究（1）可排除猜想中的 ③④⑥；
根據(jù)【資料獲悉】（3）和探究（2）可排除猜想中的①，故紅色粉末可能是Fe₂O₃  或Cu、Fe₂O₃的混合物，探究（3）利用了一氧化碳的還原性和定量實驗來確定是否有銅．
探究（3）要考慮到CO具有可燃性，與玻璃管中的空氣混合受熱會發(fā)生爆炸，因此，應先通CO排盡玻璃管中的空氣，然后再加熱．應考慮到CO有毒，排放到空氣中會污染大氣，顯然，該裝置沒有對尾氣進行處理．

解答：解：【實驗探究】
（1）根據(jù)資料 2Fe（OH）₃ 

△   .

Fe₂O₃+3H₂O，白色無水CuSO₄遇水變藍；加熱紅色粉末，結(jié)果無水CuSO₄沒有變藍，從而排除猜想中的含有Fe（OH）₃的選項③④⑥；故答案為：③④⑥；
【交流討論】
（1）根據(jù)CO具有可燃性，與玻璃管中的空氣混合受熱會發(fā)生爆炸，因此，應先通CO排盡玻璃管中的空氣，然后再加熱．所以在裝置A中先通CO氣體的作用是：排凈裝置中的空氣（或防止CO和裝置中的空氣混合受熱發(fā)生爆炸）；
故答案為：排凈裝置中的空氣（或防止CO和裝置中的空氣混合受熱發(fā)生爆炸）；
（2）第Ⅱ組數(shù)據(jù)，不能證明二氧化碳完全反應；應該選擇Ⅰ組的實驗數(shù)據(jù)計算來確定紅色粉末的組成．根據(jù)極值法計算法，最終計算結(jié)果表明：該紅色粉末的組成是猜想中的第⑤組；故答案為：Ⅰ；第Ⅱ組數(shù)據(jù)，不能證明二氧化碳完全反應；⑤；
（3）A裝置中發(fā)生反應的化學方程式為：3CO+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+3CO₂；紅色粉末是Cu、Fe₂O₃的混合物，因此實驗中觀察到A裝置中的現(xiàn)象為：部分紅色粉末變黑；
故答案為：3CO+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+3CO₂；部分紅色粉末變黑；
（4）因為在反應中一直通入CO氣體直至冷卻，B中溶液不會倒吸到A裝置中．故答案為：不需要；因為一直通入CO氣體，B中溶液不會倒吸到A裝置中；
【反思評價】
此反應應考慮到CO有毒，排放到空氣中會污染大氣，顯然，該裝置沒有對尾氣進行處理；所以圖裝置有嚴重不足之處．改進方法為：在B裝置后放一燃著的酒精燈將剩余氣體燒掉（或用塑料袋等收集）．
故答案為：在B裝置后放一燃著的酒精燈將剩余氣體燒掉（或用塑料袋等收集）．

點評：此類題目主要對煉鐵的實驗原理、實驗現(xiàn)象、操作步驟、尾氣處理、裝置連接及實驗分析與評價等方面進行考查．熟練掌握該實驗的反應原理以及實驗注意事項是解決此類問題的關(guān)鍵．