Question

20．某紅色固體粉末樣品可能含有Fe₂O₃和Cu₂O中的一種或兩種，某�；瘜W自主探究實驗小組擬對其組成進行探究．查閱資料：Cu₂O在酸性溶液中會發(fā)生反應：Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O
探究一：用如圖所示裝置進行實驗，回答下列問題：

（1）儀器組裝完成后，夾好止水夾，向裝置A中的長頸漏斗內注入液體至形成一段液注，若液柱高度保持不變，則說明裝置A的氣密性良好．
（2）從下列實驗步驟中，選擇正確的操作順序：①⑥⑤④②③（填序號）
①打開止水夾        ②熄滅C處的酒精噴燈     ③C處冷卻至室溫后，關閉止水夾
④點燃C處的酒精噴燈 ⑤收集氫氣并驗純        ⑥通入氣體一段時間，排盡裝置內的空氣
（3）收集氫氣驗純時，最好采用排水方法收集氫氣．
探究二：
（4）取少量樣品于試管中，加入適量的稀硫酸，若無紅色物質生成，則說明樣品中不含Cu₂O；此觀點是否正確否（填“是”或“否”）若填“否”，則原因是2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺（結合離子方程式說明）；
   另取少量樣品于試管中，加入適量的濃硝酸，產生紅棕色氣體．證明樣品中一定含有Cu₂O，取少量反應后的溶液，加適量蒸餾水稀釋后，滴加KSCN（填試劑）血紅色（實驗現(xiàn)象），則可證明另一成分存在，反之，說明樣品中不含該成分．
探究三：
（5）取一定量樣品于燒杯中，加入足量的稀硫酸，若反應后經過濾得到固體3.2g，濾液中Fe²⁺有1.0mol，則樣品中n（Cu₂O）=0.55mol．

Answer 1

分析 根據(jù)圖象知，A裝置實驗目的是制取還原性氣體，用的是簡易啟普發(fā)生器制取氣體，可以用稀硫酸和Zn制取氫氣；B裝置作用是干燥氣體，C裝置用氫氣還原紅色物質，用無水氯化鈣吸收水分；
探究一：
（1）利用壓強差檢驗裝置氣密性；
（2）打開止水夾生成氫氣，通過后續(xù)裝置充滿氫氣排出裝置中的空氣后，檢驗氣體純度，收集檢驗氫氣純度，氣體純凈后點燃C處的酒精噴燈，反應完成熄滅C處的酒精噴燈，待C處冷卻至室溫后，關閉止水夾，防止生成的銅被空氣中氧氣氧化；
（3）氫氣不易溶于水，且密度小于空氣，可以采用排水法或排空氣法收集氫氣，但排水法收集氫氣較純凈；
探究二：
（4）氧化鐵能溶于稀硫酸生成鐵離子，鐵離子能氧化銅生成銅離子；
   銅和濃硝酸反應生成紅棕色氣體NO₂；Fe³⁺用KSCN溶液檢驗，二者混合溶液呈血紅色；
探究三：
（5）2Fe³⁺+Cu=Cu²⁺+2Fe²⁺，Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O，固體為銅，鐵離子全部反應生成亞鐵離子，結合化學方程式定量關系計算得到．

解答 解：根據(jù)圖象知，A裝置實驗目的是制取還原性氣體，用的是簡易啟普發(fā)生器制取氣體，可以用稀硫酸和Zn制取氫氣；B裝置作用是干燥氣體，C裝置用氫氣還原紅色物質，用無水氯化鈣吸收水分；
（1）利用壓強差檢驗裝置氣密性，其檢驗方法為：向裝置A中的長頸漏斗內注入液體至形成一段液注，若液柱高度保持不變，則該裝置氣密性良好，
故答案為：向裝置A中的長頸漏斗內注入液體至形成一段液注，若液柱高度保持不變； 
（2）氫氣混有空氣加熱發(fā)生爆炸，所以開始先通氫氣，打開止水夾生成氫氣，通過后續(xù)裝置充滿氫氣，目的是排出裝置中的空氣，檢驗最后U型管出來的氣體氫氣純度，氣體純凈后再點燃C處的酒精噴燈，反應完成后先撤酒精燈，玻璃管冷卻再停氫氣，操作位熄滅C處的酒精噴燈，待C處冷卻至室溫后，關閉止水夾，防止生成的銅被空氣中氧氣氧化，所以其排列順序是①⑥⑤④②③；
故答案為：①⑥⑤④②③；
 （3）氫氣不易溶于水，且密度小于空氣，可以采用排水法或排空氣法收集氫氣，但排水法收集氫氣較純凈，故答案為：排水；
（4）取少量樣品于試管中，加入適量的稀硫酸，若無紅色物質生成，則說明樣品中不含Cu₂O，此觀點不正確，原因是生成的銅和鐵離子發(fā)生氧化還原反應，離子方程式為2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
   另取少量樣品于試管中，加入適量的濃硝酸，Cu和濃硝酸發(fā)生氧化還原反應生成紅棕色氣體二氧化氮，所以看到的現(xiàn)象是產生紅棕色氣體，證明樣品中一定含有Cu₂O；
 反應后的溶液中含有Fe²⁺、Cu²⁺，可能含有Fe³⁺，取少量反應后的溶液，加適量蒸餾水稀釋后，滴加KSCN溶液，鐵離子和KSCN溶液混合產生血紅色，滴加KSCN溶液后溶液呈血紅色，則可證明另一成分存在，反之，說明樣品中不含該成分，
故答案為：否；2Fe³⁺+Cu=2 Fe²⁺+Cu²⁺；紅棕色的氣體；Cu₂O；KSCN溶液；若溶液變血紅色；
（5）2Fe³⁺+Cu=Cu²⁺+2Fe²⁺，Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O，固體為銅，鐵離子全部反應生成亞鐵離子，生成1.0molFe²⁺，消耗Cu0.5mol，剩余Cu物質的量=$\frac{3.2g}{64g/mol}$=0.05mol，原樣品中Cu2O物質的量=0.05mol+0.5mol=0.55mol，
故答案為：0.55．

點評 本題考查物質成分檢驗，為高頻考點，涉及方程式的計算、離子檢驗、實驗操作先后順序等知識點，明確實驗原理及物質性質、實驗操作方法等知識點是解本題關鍵，注意離子檢驗操作方法、實驗現(xiàn)象，題目難度不大．