Question

【題目】某化學興趣小組有一次活動的內容是：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）

紅色粉末可能的組成有：

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）

（2）白色無水CuSO4遇水變藍

（3）Cu在FeCl3溶液中發(fā)生反應：2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2

（探究思路）

利用物質的性質不同設計實驗加以甄別，先分別探究其中是否含有Fe(OH)3、Cu等，逐步縮小范圍，然后再選擇適當的試劑和方法通過實驗探究其組成。（裝置內空氣中的水蒸氣、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。結果無水CuSO4沒有變藍，從而排除猜想中的______。（填猜想中的序號）

（2）在甲同學實驗結論的基礎上，乙同學另取少量紅色粉末于試管中，滴加足量稀鹽酸，振蕩后觀察，發(fā)現(xiàn)固體全部溶解，溶液變色。乙同學認為可以排除猜想中的①和⑤，而丙同學認為只能排除猜想①，你認為___的觀點正確（填“乙”或“丙”）。

（3）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。反應前后稱量相關裝置和物質的總質量，其數據如下表：

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

（交流討論）

（1）在裝置A中先通CO氣體的作用是___。

（2）應該選擇___組的實驗數據計算來確定紅色粉末的組成。最終計算結果表明：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？___。

（拓展延伸）有同學提出丁同學上述實驗中的CO還可以用H2代替，并將圖2中B裝置換成盛有堿石灰(生石灰和氫氧化鈉固體混合物)的干燥管，來確定該紅色粉末的組成，你認為是否可行？___（填“可行”或“不可行”）

Answer 1

【答案】③④⑥ 丙 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） Ⅰ ⑤ 部分紅色粉末變黑 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 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，或其他合理答案） 可行

【解析】

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。結果無水CuSO4沒有變藍，說明沒有水生成，而氫氧化鐵受熱能生成水，從而排除猜想中的③④⑥；

（2）在甲同學實驗結論的基礎上，乙同學另取少量紅色粉末于試管中，滴加足量稀鹽酸，振蕩后觀察，發(fā)現(xiàn)固體全部溶解，溶液變色。乙同學認為可以排除猜想中的①和⑤，而丙同學認為只能排除猜想①，丙同學的觀點正確，因為氧化鐵與酸反應溶液變色，Cu在FeCl3溶液中發(fā)生反應：2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2；

交流討論：

（1）在裝置A中先通CO氣體的作用是排盡裝置內的空氣，防止一氧化碳和裝置內的空氣混合加熱時發(fā)生爆炸；

（2）根據題意，裝置B內只有少量澄清石灰水，不能將二氧化碳全部吸收，故第Ⅱ組數據不準確，應該選擇第Ⅰ組的實驗數據計算來確定紅色粉末的組成。計算過程如下：固體質量的減少即為氧化鐵中的氧元素的質量，根據氧元素的質量計算出氧化鐵的質量，進而確定成分，最終計算結果表明：該紅色粉末的組成是猜想中的第⑤組。

（3）A裝置中發(fā)生反應的化學方程式為：；實驗中觀察到A裝置中的現(xiàn)象為部分紅色粉末變黑；

（4）為了防止溶液倒吸，本實驗停止加熱前不需要先斷開A和B的連接處，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：

戊同學指出：從環(huán)保角度，圖2裝置有嚴重不足之處。因為一氧化碳有毒是空氣污染物，故應在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）。

拓展延伸：

有同學提出丁同學上述實驗中的CO還可以用H2代替，并將圖2中B裝置換成盛有堿石灰(生石灰和氫氧化鈉固體混合物)的干燥管，來確定該紅色粉末的組成，此方案是可行的，因為氫氣也具有還原性，能達到預期的效果。