Question

19．某工業(yè)鐵紅（Fe₂O₃）樣品中可能混有一種黑色的金屬氧化物雜質(zhì)．根據(jù)工業(yè)制取鐵紅分析，該雜質(zhì)可能是FeO或CuO，興趣小組同學(xué)為探究樣品中是否含有雜質(zhì)及雜質(zhì)的成分，進行如下實驗．
（1）甲組同學(xué)分別取質(zhì)量相等的樣品和Fe₂O₃，加入試管Ⅰ、Ⅱ中，然后加入等體積稀硫酸進行如圖對照實驗，并得出結(jié)論：樣品中不含雜質(zhì)，你認為該結(jié)論不合理（填“合理”或“不合理”．）
（2）乙組同學(xué)按下列步驟進行實驗：
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①上述三種氧化物在加熱條件下，都能與氫氣反應(yīng)得到相應(yīng)的金屬單質(zhì)和水．
②三種氧化物中氧元素的質(zhì)量分數(shù)由大到小的順序為氧化鐵、氧化亞鐵、氧化銅．
③鐵粉中混有少量銅時，難以從金屬顏色確定是否含有金屬銅．
設(shè)計方案進行實驗
乙組同學(xué)用如下圖裝置進行實驗（堿石灰是氧化鈣與氫氧化鈉固體混合物）．
①乙組同學(xué)的實驗裝置中，依次連接的合理順序為A→F→C→D→E→B，檢查裝置氣密性后，向各裝置中加入藥品，裝置F中試劑X是氫氧化鈉溶液，裝置C的作用是吸收水蒸氣，干燥氫氣．
②下列實驗操作步驟的合理順序是cba（填寫操作編號）．
a．加熱裝置D中反應(yīng)管               b．檢驗H₂的純度
c．打開裝置A中分液漏斗活塞，向圓底燒瓶中加入稀鹽酸
③該實驗處理尾氣的方法是將氫氣點燃或用氣球收集．
實驗分析與結(jié)論
乙組同學(xué)的兩次實驗數(shù)據(jù)如表：（兩次實驗工業(yè)鐵紅均與氫氣完全反應(yīng)）

實驗編號	加入裝置D中工業(yè)鐵紅的質(zhì)量（g）	實驗后裝置E的增重（g）
1	8.0	2.6
2	16.0	5.2

①分析數(shù)據(jù)，你的實驗結(jié)論是該工業(yè)鐵紅樣品中含有FeO或CuO．
②請幫助乙組同學(xué)設(shè)計實驗方案確認該樣品中雜質(zhì)的成分取少量裝置D中的固體于試管中，加入足量稀硫酸，震蕩，若固體全部溶解，則含F(xiàn)eO，若固體不完全溶解，則含CuO．
（寫出操作、現(xiàn)象和結(jié)論，若該樣品中不含雜質(zhì)本題不必作答）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)氧化鐵與硫酸反應(yīng)，生成硫酸鐵，鐵離子為黃色解答；
（2）根據(jù)化合物中元素的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{原子的相對原子質(zhì)量×原子個數(shù)}{相對分子質(zhì)量}$×100%解答；
設(shè)計方案進行實驗
①根據(jù)反應(yīng)原理分析各步的順序，根據(jù)鹽酸具有揮發(fā)性，可以用氫氧化鈉溶液吸收，濃硫酸具有吸水性解答；
②根據(jù)氫氣點燃時易發(fā)生爆炸，根據(jù)實驗注意事項進行分析解答；
③根據(jù)氫氣的性質(zhì)確定尾氣處理方法；
實驗分析與結(jié)論
①根據(jù)表中數(shù)據(jù)進行有關(guān)計算分析解答；
②根據(jù)氧化銅與硫酸反應(yīng)，生成硫酸銅，鐵與硫酸銅反應(yīng)生成銅和硫酸亞鐵解答．

解答 解：
（1）氧化鐵與硫酸反應(yīng)，生成硫酸鐵，鐵離子為黃色，固體中一定有氧化鐵，和硫酸反應(yīng)一定生成硫酸鐵，溶液一定顯黃色，故不合理；
（2）把三種氧化物Fe₂O₃、FeO、CuO中氧原子個數(shù)變?yōu)?，則為Fe₂O₃、Fe₃O₃、Cu₃O₃，相對分子質(zhì)量的大小為：Cu₃O₃，＞Fe₃O₃＞Fe₂O₃相對分子質(zhì)量越大，氧元素的質(zhì)量分數(shù)越小，故三種氧化物中氧元素的質(zhì)量分數(shù)由大到小的順序為：氧化鐵、氧化亞鐵、氧化銅；
設(shè)計方案進行實驗
①鋅與鹽酸反應(yīng)生成氫氣和水，鹽酸具有揮發(fā)性，氫氣從A中逸出時，常混有氯化氫和水蒸氣，為得到干燥的氫氣，氯化氫可以用氫氧化鈉溶液吸收，
濃硫酸具有吸水性，可以干燥氫氣；然后通入C中與工業(yè)鐵紅反應(yīng)，生成的水被堿石灰吸收，故乙組同學(xué)的實驗裝置中，依次連接的合理順序為A→F→C
→D→E→B．
②實驗操作步驟的合理順序是：打開裝置A中分液漏斗活塞，向圓底燒瓶中加入稀鹽酸，收集一定量的氫氣，檢驗H₂的純度，將純凈的氫氣通入裝置D中通一會，再加熱裝置D中反應(yīng)管；否則易發(fā)生爆炸；
③該實驗處理尾氣的方法是將氫氣點燃或用氣球收集；
實驗分析與結(jié)論
①假設(shè)8g工業(yè)鐵紅全部是氧化鐵，氫氣與8g氧化鐵反應(yīng)生成水的質(zhì)量=8g×$\frac{64}{160}$÷$\frac{16}{18}$=2.7g
假設(shè)8g工業(yè)鐵紅全部是氧化亞鐵，氫氣與8g氧化亞鐵反應(yīng)生成水的質(zhì)量=8g×$\frac{16}{72}$÷$\frac{16}{18}$=2g
假設(shè)8g工業(yè)鐵紅全部是氧化銅，氫氣與8g氧化銅反應(yīng)生成水的質(zhì)量=8g×$\frac{16}{80}$÷$\frac{16}{18}$=1.8g，
而表中數(shù)據(jù)為2.6g，三種氧化物生成的水都少于2.6g，說明樣品中有雜質(zhì)，若雜質(zhì)為FeO，則產(chǎn)物為Fe，若雜質(zhì)為CuO，則產(chǎn)物為Cu．該工業(yè)鐵紅樣品中含有雜質(zhì)或該工業(yè)鐵紅樣品中含有FeO或CuO；
②取少量裝置D中的固體于試管中，加入足量稀硫酸，震蕩，若固體全部溶解，則含F(xiàn)eO，若固體不完全溶解，則含CuO，因為氧化銅與硫酸反應(yīng)，生成硫酸銅，鐵與硫酸銅反應(yīng)生成銅和硫酸亞鐵．
答案：
（1）不合理；
（2）氧化鐵、氧化亞鐵、氧化銅；吸收水蒸氣，干燥氫氣；
設(shè)計方案進行實驗
①CDE；氫氧化鈉；
②cba；
③將氫氣點燃或用氣球收集；
實驗分析與結(jié)論
①該工業(yè)鐵紅樣品中含有FeO或CuO；
②取少量裝置D中的固體于試管中，加入足量稀硫酸，震蕩，若固體全部溶解，則含F(xiàn)eO，若固體不完全溶解，則含CuO

點評 題考查了物質(zhì)性質(zhì)的探究和組成分析判斷，主要是實驗過程的分析，掌握基本操作和測定原理是解題關(guān)鍵，題目難度中等．在此類題時，首先題中征的物質(zhì)出，然結(jié)出物質(zhì)和題的轉(zhuǎn)化關(guān)系推導(dǎo)余的物質(zhì)，最后推出的各種物質(zhì)入轉(zhuǎn)化關(guān)系中進行驗即可．