【題目】某化學(xué)興趣小組有一次活動(dòng)的內(nèi)容是:對(duì)一包干燥的紅色粉末組成進(jìn)行探究。請(qǐng)你參與并回答有關(guān)問(wèn)題。

(教師提醒)

它由Cu Fe2O3Fe(OH)3三種固體中的一種或兩種組成。

(提出猜想)

紅色粉末可能的組成有:

①只有Cu ②只有Fe2O3

③只有Fe(OH)3 ④是Fe2O3、Fe(OH)3的混合物

⑤是Cu Fe2O3的混合物 ⑥是Cu 、Fe(OH)3的混合物

(資料獲悉)

1

2)白色無(wú)水CuSO4遇水變藍(lán)

3CuFeCl3溶液中發(fā)生反應(yīng):2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2

(探究思路)

利用物質(zhì)的性質(zhì)不同設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)加以甄別,先分別探究其中是否含有Fe(OH)3Cu等,逐步縮小范圍,然后再選擇適當(dāng)?shù)脑噭┖头椒ㄍㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)探究其組成。(裝置內(nèi)空氣中的水蒸氣、CO2忽略不計(jì))

(實(shí)驗(yàn)探究)

1)甲同學(xué)取適量紅色粉末裝入試管中,按圖1進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。結(jié)果無(wú)水CuSO4沒(méi)有變藍(lán),從而排除猜想中的______。(填猜想中的序號(hào))

2)在甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的基礎(chǔ)上,乙同學(xué)另取少量紅色粉末于試管中,滴加足量稀鹽酸,振蕩后觀察,發(fā)現(xiàn)固體全部溶解,溶液變色。乙同學(xué)認(rèn)為可以排除猜想中的①和⑤,而丙同學(xué)認(rèn)為只能排除猜想①,你認(rèn)為___的觀點(diǎn)正確(填“乙”或“丙”)。

3)丁同學(xué)為進(jìn)一步確定紅色粉末的組成,稱取該粉末5.0g裝入硬質(zhì)玻璃管中,按圖2在通風(fēng)櫥中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。開始時(shí)緩緩?fù)ㄈ?/span>CO氣體,過(guò)一段時(shí)間后再加熱使其充分反應(yīng)。待反應(yīng)完全后,停止加熱,仍繼續(xù)通CO氣體直至玻璃管冷卻。反應(yīng)前后稱量相關(guān)裝置和物質(zhì)的總質(zhì)量,其數(shù)據(jù)如下表:


反應(yīng)前

反應(yīng)后


玻璃管和紅色粉末的總質(zhì)量為37.3 g

玻璃管和固體物質(zhì)的總質(zhì)量為36.1 g


洗氣瓶和所盛溶液的總質(zhì)量為180.0 g

洗氣瓶和瓶中物質(zhì)的總質(zhì)量為183.1 g

(交流討論)

1)在裝置A中先通CO氣體的作用是___。

2)應(yīng)該選擇___組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算來(lái)確定紅色粉末的組成。最終計(jì)算結(jié)果表明:該紅色粉末的組成是猜想中的第___組(填序號(hào))。

3)寫出A裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_______________________;實(shí)驗(yàn)中觀察到A裝置中的現(xiàn)象為___。

4)為了防止溶液倒吸,本實(shí)驗(yàn)停止加熱前是否需要先斷開AB的連接處?___(填“需要”或“不需要”),理由是___。

(反思評(píng)價(jià)) 戊同學(xué)指出:從環(huán)保角度,圖2裝置有嚴(yán)重不足之處。你認(rèn)為應(yīng)該如何改進(jìn)?___

(拓展延伸)有同學(xué)提出丁同學(xué)上述實(shí)驗(yàn)中的CO還可以用H2代替,并將圖2B裝置換成盛有堿石灰(生石灰和氫氧化鈉固體混合物)的干燥管,來(lái)確定該紅色粉末的組成,你認(rèn)為是否可行?___(填“可行”或“不可行”)

【答案】③④⑥ 排凈裝置中的空氣(或防止CO和裝置中的空氣混合受熱發(fā)生爆炸) 部分紅色粉末變黑 不需要 因?yàn)橐恢蓖ㄈ?/span>CO氣體,B中溶液不會(huì)倒吸到A裝置中 B裝置后放一燃著的酒精燈將剩余氣體燒掉(或用塑料袋等收集,或其他合理答案) 可行

【解析】

實(shí)驗(yàn)探究:

1)甲同學(xué)取適量紅色粉末裝入試管中,按圖1進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。結(jié)果無(wú)水CuSO4沒(méi)有變藍(lán),說(shuō)明沒(méi)有水生成,而氫氧化鐵受熱能生成水,從而排除猜想中的③④⑥;

2)在甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的基礎(chǔ)上,乙同學(xué)另取少量紅色粉末于試管中,滴加足量稀鹽酸,振蕩后觀察,發(fā)現(xiàn)固體全部溶解,溶液變色。乙同學(xué)認(rèn)為可以排除猜想中的①和⑤,而丙同學(xué)認(rèn)為只能排除猜想①,丙同學(xué)的觀點(diǎn)正確,因?yàn)檠趸F與酸反應(yīng)溶液變色,CuFeCl3溶液中發(fā)生反應(yīng):2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2

交流討論:

1)在裝置A中先通CO氣體的作用是排盡裝置內(nèi)的空氣,防止一氧化碳和裝置內(nèi)的空氣混合加熱時(shí)發(fā)生爆炸;

2)根據(jù)題意,裝置B內(nèi)只有少量澄清石灰水,不能將二氧化碳全部吸收,故第組數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確,應(yīng)該選擇第組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算來(lái)確定紅色粉末的組成。計(jì)算過(guò)程如下:固體質(zhì)量的減少即為氧化鐵中的氧元素的質(zhì)量,根據(jù)氧元素的質(zhì)量計(jì)算出氧化鐵的質(zhì)量,進(jìn)而確定成分,最終計(jì)算結(jié)果表明:該紅色粉末的組成是猜想中的第⑤組。

3A裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為:;實(shí)驗(yàn)中觀察到A裝置中的現(xiàn)象為部分紅色粉末變黑;

4)為了防止溶液倒吸,本實(shí)驗(yàn)停止加熱前不需要先斷開AB的連接處,因?yàn)橐恢蓖ㄈ?/span>CO氣體,B中溶液不會(huì)倒吸到A裝置中。

反思評(píng)價(jià):

戊同學(xué)指出:從環(huán)保角度,圖2裝置有嚴(yán)重不足之處。因?yàn)橐谎趸加卸臼强諝馕廴疚,故?yīng)在B裝置后放一燃著的酒精燈將剩余氣體燒掉(或用塑料袋等收集)。

拓展延伸:

有同學(xué)提出丁同學(xué)上述實(shí)驗(yàn)中的CO還可以用H2代替,并將圖2B裝置換成盛有堿石灰(生石灰和氫氧化鈉固體混合物)的干燥管,來(lái)確定該紅色粉末的組成,此方案是可行的,因?yàn)闅錃庖簿哂羞原性,能達(dá)到預(yù)期的效果。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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物質(zhì)

微觀示意圖

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(2)甲、乙、丙中屬于化合物的是_______。

(3)已知物質(zhì)丙中氫元素的化合價(jià)為+1,則另一種元素的化合價(jià)為_______

(4)丙中氮、氫元素的質(zhì)量比為_______

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3E操作的作用是__________。

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