Question

17．某紅色固體粉末樣品可能含有Fe₂O₃和Cu₂O中的一種或兩種，某化學興趣小組對其組成進行探究．完成下列空格．
①提出假設(shè)：
假設(shè)1：只存在Fe₂O₃；假設(shè)2：只存在Cu₂O；假設(shè)3：既存在Fe₂O₃也存在Cu₂O．
②查找資料：Cu₂O在酸性溶液中會發(fā)生反應(yīng)：Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu₂₊+H₂O．
③實驗方案設(shè)計與分析：
方案一：步驟一：取少量樣品于燒杯中，加入過量濃硝酸，產(chǎn)生一種紅棕色的氣體．由此可得出假設(shè)Cu₂O不成立，寫出產(chǎn)生上述氣體的化學方程式Cu₂O+6HNO₃（濃）═2Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+3H₂O．
步驟二：取少量步驟一溶液置于試管中滴加KSCN溶液，振蕩，若溶液顯紅色，則說明假設(shè)3成立．
方案二：
取少量樣品于燒杯中，加入過量稀硫酸，若固體全部溶解，說明假設(shè)_不成立．
方案三：（如圖）
同學們設(shè)計了如下實驗方案測定該樣品中Fe₂O₃的質(zhì)量分數(shù)（裝置氣密性良好，假設(shè)樣品完全反應(yīng)）：
步驟一：取樣品并稱量該樣品的質(zhì)量為m₁；
步驟二：測出反應(yīng)前廣口瓶和瓶內(nèi)物質(zhì)總質(zhì)量m₂；
步驟三：測出反應(yīng)后廣口瓶和瓶內(nèi)物質(zhì)總質(zhì)量m₃；
步驟四：計算得出礦物樣品中Fe₂O₃的質(zhì)量分數(shù)．
討論分析：該實驗方案能（填“能”或“不能”）測出礦物中Fe₂O₃的質(zhì)量分數(shù)．不改變裝置和藥品，通過計算得出礦物中Fe₂O₃的質(zhì)量分數(shù)，你還可以通過測定測量反應(yīng)后固體的質(zhì)量或廣口瓶中沉淀的質(zhì)量．若測得m₁為3.04g，m₃=m₂+1.76g，則原樣品中Fe₂O₃的質(zhì)量分數(shù)為70.18%（結(jié)果保留四位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 ①某紅色固體粉末樣品可能含有Fe₂O₃和Cu₂O中的一種或兩種，依據(jù)提出假設(shè)分析：
③方案一：
步驟一：樣品可能含有Fe₂O₃和Cu₂O中的一種或兩種，依據(jù)Cu₂O在酸性溶液中會發(fā)生反應(yīng)：Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O分析可知，加入過量濃硝酸，產(chǎn)生一種紅棕色的氣體說明有還原硝酸的物質(zhì)只有氧化鐵無此性質(zhì)，判斷一定含有Cu₂O，氧化亞銅和濃硝酸反應(yīng)生成硝酸銅，二氧化氮和水；
步驟二：假設(shè)3可以利用氧化鐵溶于酸生成鐵離子，用KSCN溶液檢驗；
方案二：取少量樣品于燒杯中，加入過量稀硫酸，若固體全部溶解，說明假設(shè)2：只存在Fe₂O₃不成立；
方案三：石灰水不一定能將生成的二氧化碳全部吸收，而且從裝置可以看出，石灰水直接與空氣接觸，可能吸收空氣中的二氧化碳；
要測定礦物中Fe₂O₃的質(zhì)量分數(shù)，可以根據(jù)生成的二氧化碳的質(zhì)量或是反應(yīng)前后固體物質(zhì)的質(zhì)量差來進行計算．

解答 解：①某紅色固體粉末樣品可能含有Fe₂O₃和Cu₂O中的一種或兩種，假設(shè)1：只存在Fe₂O₃；假設(shè)2：只存在Cu₂O；假設(shè)3：既存在Fe₂O₃也存在Cu₂O．
故答案為：只存在Cu₂O；
③方案一：
步驟一：樣品可能含有Fe₂O₃和Cu₂O中的一種或兩種，依據(jù)Cu₂O在酸性溶液中會發(fā)生反應(yīng)：Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O分析可知，加入過量濃硝酸，產(chǎn)生一種紅棕色的氣體說明有還原硝酸的物質(zhì)只有氧化鐵無此性質(zhì)，判斷一定含有Cu₂O，氧化亞銅和濃硝酸反應(yīng)生成硝酸銅，二氧化氮和水，反應(yīng)的化學方程式為：Cu₂O+6HNO₃（濃）═2Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+3H₂O，
故答案為：Cu₂O；Cu₂O+6HNO₃（濃）═2Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+3H₂O；
步驟二：假設(shè)3：既存在Fe₂O₃也存在Cu₂O，取少量步驟一溶液置于試管中滴加KSCN溶液，振蕩，若溶液顯紅色則說明假設(shè)3成立，
故答案為：KSCN溶液；溶液顯紅色；
方案二：取少量樣品于燒杯中，加入過量稀硫酸，若固體全部溶解，
假設(shè)1：只存在Fe₂O₃可以全部溶解，
假設(shè)2：只存在Cu₂O，在硫酸溶液中發(fā)生反應(yīng)：Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu₂₊+H₂O，一定有固體生成，
假設(shè)3：既存在Fe₂O₃也存在Cu₂O，加入過量硫酸，氧化亞銅溶于硫酸生成硫酸銅、銅單質(zhì)，氧化鐵溶解得到鐵離子，鐵離子可以溶解金屬銅，可以無剩余固體，
說明假設(shè)2只存在Cu₂O不成立，
故答案為：2；
方案三：石灰水是氫氧化鈣的水溶液，氫氧化鈣是微溶于水的物質(zhì)，故所含的溶質(zhì)少，不一定能將生成的二氧化碳全部吸收，而且從裝置可以看出，石灰水直接與空氣接觸，可能吸收空氣中的二氧化碳，所以不一定能準確測出礦物中Fe₂O₃的質(zhì)量分數(shù)，該實驗方案可能測出礦物中Fe₂O₃的質(zhì)量分數(shù)還可以設(shè)計實驗通過測定反應(yīng)前后固體物質(zhì)的質(zhì)量差測量反應(yīng)后固體的質(zhì)量或廣口瓶中沉淀的質(zhì)量進行計算，
步驟一：取樣品并稱量該樣品的質(zhì)量為m₁；
步驟二：測出反應(yīng)前廣口瓶和瓶內(nèi)物質(zhì)總質(zhì)量m₂；
步驟三：測出反應(yīng)后廣口瓶和瓶內(nèi)物質(zhì)總質(zhì)量m₃；
若測得m₁為3.04g，m₃=m₂+1.76g，m₃-m₂=1.76g為生成二氧化碳氣體質(zhì)量，結(jié)合化學方程式定量關(guān)系計算，3CO+Fe₂O₃=3CO₂+2Fe
則原樣品中Fe₂O₃的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{\frac{1.76g}{44g/mol}×\frac{1}{3}×160g/mol}{3.04g}$×100%=70.18%，
故答案為：能；測量反應(yīng)后固體的質(zhì)量或廣口瓶中沉淀的質(zhì)量；70.18%．

點評 本題考查了物質(zhì)組成、物質(zhì)含量的測定、物質(zhì)性質(zhì)和檢驗，主要是實驗過程分析和定量計算，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．