Question

15．三氧化二鐵和氧化亞銅都是紅色粉末，常用作顏料．某校一化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組通過實(shí)驗(yàn)來探究一紅色粉末是Fe₂O₃、Cu₂O或二者混合物．探究過程如下：
查閱資料：Cu₂O是一種堿性氧化物，溶于稀硫酸生成Cu和CuSO₄，Cu₂O在空氣中加熱生成CuO
提出假設(shè)
假設(shè)1：紅色粉末是Fe₂O₃
假設(shè)2：紅色粉末是Cu₂O
假設(shè)3：紅色粉末是Fe₂O₃和Cu₂O的混合物
設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)
取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中再滴加 KSCN 試劑．
（1）若假設(shè)1成立，則實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是溶液變?yōu)檠�紅色．
（2）若滴加 KSCN 試劑后溶液不變紅色，則證明原固體粉末中一定不含三氧化二鐵．你認(rèn)為這種說法合理嗎？不合理．
（3）若固體粉末完全溶解無固體存在，滴加 KSCN 試劑時(shí)溶液不變紅色，則證明原固體粉末是Fe₂O₃和Cu₂O的混合物，寫出發(fā)生反應(yīng)的離子方程式Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O；2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺．
探究延伸
經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析，確定紅色粉末為Fe₂O₃和Cu₂O的混合物．
（4）實(shí)驗(yàn)小組欲用加熱法測(cè)定Cu₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．取a g固體粉末在空氣中充分加熱，待質(zhì)量不再變化時(shí)，稱其質(zhì)量為bg（b＞a），則混合物中Cu₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{9（b-a）}{a}×100%$．
（5）欲利用紅色粉末Fe₂O₃和Cu₂O的混合物制取較純凈的膽礬（CuSO₄?5H₂O），經(jīng)查閱資料得知，在溶液中調(diào)節(jié)溶液的酸堿性而使Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺分別生成沉淀的pH

物質(zhì)	Cu（OH）2	Fe（OH）2	Fe（OH）3
開始沉淀pH	6.0	7.5	1.4
沉淀完全pH[來：	13	14	3.7

實(shí)驗(yàn)室有下列試劑可供選擇：
A．氯水
B．H₂O₂
C．硝酸
D．NaOH
E．氨水
F．Cu₂（OH）₂CO₃
實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)方案：

試回答：①試劑I為B，試劑II為F（填字母）．
②固體X的化學(xué)式為Fe（OH）₃．

Answer 1

分析 （1）若假設(shè)1成立，固體完全是Fe₂O₃，則少量粉末放入足量稀硫酸中，在反應(yīng)后的溶液中含有Fe³⁺，在所得溶液中再滴加 KSCN 試劑，觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是溶液變?yōu)檠�紅色；
（2）如果混合物中含有Cu₂O，遇到酸產(chǎn)生Cu，Cu能與Fe³⁺反應(yīng)，故此種說法不正確；
（3）若固體全部溶解，則一定存在Fe₂O₃和Cu₂O，因?yàn)镃u₂O溶于硫酸生成Cu和CuSO₄，而H₂SO₄不能溶解Cu，所以混合物中必須有Fe₂O₃存在，使其生成的Fe³⁺溶解產(chǎn)生的Cu；
（4）實(shí)驗(yàn)小組欲用加熱法測(cè)定Fe₂O₃和Cu₂O的混合物中Cu₂O質(zhì)量分?jǐn)?shù)．取a g固體粉末在空氣中充分加熱，待質(zhì)量不再變化時(shí)，發(fā)生反應(yīng)：2Cu₂O+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4CuO，稱其質(zhì)量為bg（b＞a），增加質(zhì)量是氧氣的質(zhì)量，m（O₂）=（b-a）g，根據(jù)方程式可知m（Cu₂O）：m（O₂）=288：32，m（O₂）=（b-a）g，則m（Cu₂O）=（288：32）×（b-a）g=9（b-a）g，得到在原混合物中Cu₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（5）用紅色粉末Fe₂O₃和Cu₂O的混合物制取較純凈的膽礬（CuSO₄?5H₂O），先加稀硫酸溶解金屬氧化物，然后向溶液中加入H₂O₂，將溶液中的Fe²⁺氧化形成Fe³⁺，再向溶液中加入Cu₂（OH）₂CO₃，消耗H⁺，調(diào)節(jié)溶液的pH，使溶液中的雜質(zhì)Fe³⁺形成Fe（OH）₃沉淀，將其過濾除去，得到CuSO₄溶液，將濾液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，再過濾，就得到CuSO₄?5H₂O．①試劑I為H₂O₂；試劑II為Cu₂（OH）₂CO₃，代號(hào)分別是B、F②固體X的化學(xué)式為Fe（OH）₃．

解答 解：（1）若假設(shè)1成立，固體完全是Fe₂O₃，則少量粉末放入足量稀硫酸中，發(fā)生反應(yīng)：Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，在反應(yīng)后的溶液中含有Fe³⁺，在所得溶液中再滴加 KSCN 試劑，觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是溶液變?yōu)檠�紅色
故答案為：溶液變?yōu)檠�紅色；
（2）若滴加 KSCN 試劑后溶液不變紅色，則說明反應(yīng)后的溶液中無Fe³⁺，可能是原固體粉末中不含三氧化二鐵．也可能是Fe₂O₃，同時(shí)含有Cu₂O，F(xiàn)e₂O₃與硫酸發(fā)生反應(yīng)：Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，Cu₂O與硫酸發(fā)生反應(yīng)：Cu₂O+H₂SO₄=Cu+CuSO₄+H₂O，反應(yīng)產(chǎn)生的Cu與Fe₂（SO₄）₃發(fā)生反應(yīng)：Cu+Fe₂（SO₄）₃=CuSO₄+2FeSO₄，因此說法不合理．
故答案為：不合理；
（3）若固體粉末完全溶解無固體存在，滴加 KSCN 試劑時(shí)溶液不變紅色，則證明原固體粉末是Fe₂O₃和Cu₂O，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O； Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O； 2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
故答案為：Fe₂O₃和Cu₂O的混合物；Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O；2 Fe³⁺+Cu=2 Fe²⁺+Cu²⁺；
（4）依據(jù)題意，能發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)為Cu₂O，最后變成CuO，增加的質(zhì)量就是反應(yīng)的氧氣的質(zhì)量，根據(jù)質(zhì)量差計(jì)算可以得出Cu₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
設(shè)樣品中氧化亞銅的質(zhì)量為m，
2Cu₂O+O₂═4CuO△m
288g             32g
 m              （b-a）g
 m=$\frac{288g（b-a）g}{32g}$=9（b-a）g，
混合物中Cu₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{9（b-a）}{a}×100%$，
故答案為：$\frac{9（b-a）}{a}×100%$；
（5）用紅色粉末Fe₂O₃和Cu₂O的混合物制取較純凈的膽礬（CuSO₄?5H₂O），先加稀硫酸溶解金屬氧化物，然后向溶液中加入H₂O₂，將溶液中的Fe²⁺氧化形成Fe³⁺，再向溶液中加入Cu₂（OH）₂CO₃，消耗H⁺，調(diào)節(jié)溶液的pH，使溶液中的雜質(zhì)Fe³⁺形成Fe（OH）₃沉淀，將其過濾除去，得到CuSO₄溶液，將濾液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，再過濾，就得到CuSO₄?5H₂O．①試劑I為H₂O₂；試劑II為Cu₂（OH）₂CO₃，代號(hào)分別是B、F②固體X的化學(xué)式為Fe（OH）₃，
故答案為：B；F；Fe（OH）₃．

點(diǎn)評(píng) 本題考查三氧化二鐵和氧化亞銅的性質(zhì)及應(yīng)用的知識(shí)，考查實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)，以及物質(zhì)的組成及含量的測(cè)定，本題難度較大，做題時(shí)注意把握題給信息．