Question

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)問題．
教師提醒：它由Cu、Fe₂O₃、Fe（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）₃④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）2Fe（OH）₃

△   .

 Fe₂O₃+3H₂O
（2）白色無水CuSO₄遇水變藍(lán)
（3）Cu在FeCl₃溶液中發(fā)生反應(yīng)：2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂
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）₃、Cu等，逐步縮小范圍，然后再選擇適當(dāng)?shù)脑噭┖头椒ㄍㄟ^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)果無水CuSO₄沒有變藍(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”“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隒O氣體，過一段時(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
Ⅰ 組	玻璃管和紅色粉末的總質(zhì)量為37.3g	玻璃管和固體物質(zhì)的總質(zhì)量為36.1g
Ⅱ 組	洗氣瓶和所盛溶液 的總質(zhì)量為180.0g	洗氣瓶和瓶中物質(zhì) 的總質(zhì)量為183.1g

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A和B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28-2中B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”）．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)2Fe（OH）₃

△   .

 Fe₂O₃+3H₂O，白色無水CuSO₄遇水變藍(lán)來分析；
（2）根據(jù)Cu與鹽酸不反應(yīng)，F(xiàn)e₂O₃、Fe（OH）₃與鹽酸不反應(yīng)以及Cu在FeCl₃溶液中發(fā)生反應(yīng)：2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂來分析；
（3）（1）根據(jù)CO具有可燃性，與玻璃管中的空氣混合受熱會(huì)發(fā)生爆炸；
（2）第Ⅱ組數(shù)據(jù)，因石灰水少量，不能證明二氧化碳完全反應(yīng)，根據(jù)選擇Ⅰ組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)根據(jù)方程式來計(jì)算確定紅色粉末的組成．
（3）氧化鐵能與一氧化碳反應(yīng)生成黑色的鐵粉，而銅不與一氧化碳反應(yīng)；
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，需要繼續(xù)通入一氧化碳直到玻璃管冷卻來分析；根據(jù)一氧化碳有毒，需要進(jìn)行尾氣處理來分析；根據(jù)氫氣具有還原性，能代替一氧化碳來還原氧化鐵，生成的水能被堿石灰充分吸收來分析．

解答：解：（1）2Fe（OH）₃

△   .

 Fe₂O₃+3H₂O，白色無水CuSO₄遇水變藍(lán)，按圖1進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．結(jié)果無水CuSO₄沒有變藍(lán)，即無水生成，說明固體中不含F(xiàn)e（OH）₃，可排除猜想中的③④⑥，
故答案為：③④⑥；
（2）Cu在FeCl₃溶液中發(fā)生反應(yīng)：2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂ ，取紅色粉末于試管中，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，可推斷排除猜想中的①，故紅色粉末可能是Fe₂O₃ 或Cu、Fe₂O₃的混合物，所以說丙同學(xué)的觀點(diǎn)正確，故答案為：丙；
（3）（1）根據(jù)CO具有可燃性，與玻璃管中的空氣混合受熱會(huì)發(fā)生爆炸，因此，應(yīng)先通CO排盡玻璃管中的空氣，然后再加熱．所以在裝置A中先通CO氣體的作用是：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），
故答案為：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）；
（2））Ⅱ組實(shí)驗(yàn)使用的是石灰水吸收二氧化碳，吸收的不夠完全使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，應(yīng)該使用Ⅰ組數(shù)據(jù)進(jìn)行確定
設(shè)粉末中氧化鐵的質(zhì)量為x
3CO+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+3CO₂    固體△m
    160        112          48
     x                     1.2g
  

160

x

=

48

1.2g

   x=4g
而粉末共有5g，氧化鐵4g，所以含有銅粉，
故答案為：Ⅰ；⑤；
（3）氧化鐵能與一氧化碳反應(yīng)生成黑色的鐵粉，反應(yīng)為3CO+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+3CO₂，而銅不與一氧化碳反應(yīng)，
故答案為：3CO+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+3CO₂；部分紅色粉末變黑；
（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，需要繼續(xù)通入一氧化碳直到玻璃管冷卻，CO氣體進(jìn)入B中溶液中，所以不會(huì)出現(xiàn)倒吸現(xiàn)象，
一氧化碳有毒，需要進(jìn)行尾氣處理，可以在B裝置后放一燃著的酒精燈，
因氫氣具有還原性，能代替一氧化碳來還原氧化鐵，生成的水能被堿石灰充分吸收，可以計(jì)算出Fe₂O₃的質(zhì)量，確定固體的成分，
故答案為：不需要；因?yàn)橐恢蓖ㄈ隒O氣體進(jìn)入B中，B中溶液不會(huì)倒吸到A裝置中；在B裝置后放一燃著的酒精燈；可行．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了混合粉末組成的測(cè)定，完成此題，可以依據(jù)題干提供的信息結(jié)合已有的知識(shí)進(jìn)行，難度較大．