Question

【題目】鐵、銅等金屬及其化合物在日常生產生活中用途非常廣泛．

Ⅰ．實驗室欲制備0.3mol Cu（NO3）2晶體，甲、乙兩同學分別設計實驗方案如下：

甲：CuCu(NO3)2 ；乙：CuCuO Cu(NO3)2

（1）從綠色化學的角度分析，___________同學的方案更合理

（2）乙同學實驗時通入O2的速率不宜過大，為便于觀察和控制產生O2的速率，宜選擇__________裝置（填字母序號）。

Ⅱ．某化學實驗小組通過實驗來探究一包黑色粉是否由Fe3O4、CuO組成探究過程如下：

（1）提出假設：

假設1．黑色粉末是CuO；

假設2．黑色粉末是Fe3O4；

假設3．黑色粉末是CuO和Fe3O4的混合物。

（2）設計探究實驗：

取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中滴加KSCN試劑。

①若假設1成立，則實驗現(xiàn)象是溶液顯藍色。

②若假設2或3成立，則實驗現(xiàn)象是__________。

為進一步探究，繼續(xù)向所得溶液加入足量鐵粉，若產生_________的現(xiàn)象，則假設3成立。

有另一小組同學提出，若混合物中CuO含量較少，可能加入鐵粉后實驗現(xiàn)象不明顯。

查閱資料：Cu2+與足量氨水反應生成深藍色溶液，Cu2++4NH3·H2O=Cu(NH3)42++4H2O。

為探究是假設2還是假設3成立，另取少量粉末加稀硫酸充分溶解后，再加入足量氨水，若假設2成立，則產生__________現(xiàn)象；若假設3成立，則產生________現(xiàn)象。

Ⅲ．由Fe3O4、FeO、CuO、Fe組成的固體混合物，在加熱條件下用足量的CO還原，得到金屬混合物2.86g，將生成的CO2氣體用足量的澄清石灰水吸收后，產生5.00g白色沉淀。固體混合物的質量是________。

Answer 1

【答案】I.（1）乙；（2）B；

II.（1）②溶液顯血紅色；有紅色固體析出；

（2）紅褐色沉淀；同時溶液呈無色；紅褐色沉淀；同時溶液呈深藍色；

Ⅲ.3.66g。

【解析】

試題分析：Ⅰ、（1）甲方案中放出的有毒氣體氮氧化物會造成對空氣的污染，因此，從保護環(huán)境的角度來看，甲方案不合理；乙方案銅和氧氣加熱生成氧化銅，氧化銅和硝酸反應產生硝酸銅和水，因此反應過程中沒有污染物，且原料的利用率高；故答案為：乙；

（2）實驗時通入O2的速率不宜過大，為便于觀察和控制產生O2的速率，分析裝置可知，利用分液漏斗控制加入過氧化氫的量能達到要求，裝置B中生成的氧氣通過濃硫酸可以干燥氧氣，同時觀察氣體氣泡冒出的速率控制生成氧氣的速率，所以選擇B裝置；故答案為：B；

Ⅱ、（2）該物質是黑色固體，也可能既含有CuO又含有Fe3O4黑色粉末，或是CuO和Fe3O4的混合物；硫酸與氧化銅發(fā)生反應：CuO+H2SO4=CuSO4+H2O，硫酸銅溶液顯藍色，若假設1成立，實驗現(xiàn)象為：溶液顯藍色，三價鐵離子與KSCN試劑絡合成紅色絡合物，所以如果所得溶液顯血紅色，證明加入硫酸后生成了三價鐵離子，說明黑色物質中含有Fe3O4，所以假設2或3都有可能，鐵粉與銅離子發(fā)生反應：2Cu2++Fe=3Fe2++Cu，所以如果產生紅色物質，證明溶液中存在銅離子，則黑色固體中含有CuO，故假設3正確；如果假設2成立，則加入硫酸后得到的溶液中含有三價鐵離子，加入氨水后生成氫氧化鐵紅褐色沉淀；如果假設3成立則加入硫酸后溶液中既含有三價鐵離子還含有銅離子，加入足量氨水反應生成氫氧化鐵紅褐色沉淀；銅離子與氨水發(fā)生反應Cu2++4NH3H2O═Cu（NH3）42++4H2O，鹽酸變?yōu)樯钏{色，故答案為：所得溶液顯血紅色，證明加入硫酸后生成了三價鐵離子，說明黑色物質中含有Fe3O4，所以假設2或3都有可能；產生紅色物質；紅褐色沉淀；紅褐色沉淀，同時溶液呈深藍色；

Ⅲ、發(fā)生的有關反應為：Fe3O4+4CO3Fe+4CO2，FeO+COFe+CO2，CuO+COCu+CO2，根據(jù)反應方程式判斷CO2中的O原子來源于CO和金屬氧化物，CO2的物質的量等于金屬氧化物中氧原子的物質的量，計算出氧化物中氧元素的質量，金屬氧化物的質量等于金屬的質量加氧化物中氧元素的質量，生成的CO2為=0.05mol，從反應方程式可以看出，CO2中的O原子來源于CO和金屬氧化物，則氧化物中氧元素的物質的量n（O）=0.05mol，m（O）=0.05mol×16g/mol=0.8g，所以金屬氧化物的質量為2.86g+0.8g=3.66g；故答案為：3.66g。