Question

【題目】Fe2O3和Cu2O是紅色粉末，常作顏料。某校化學實驗小組通過實驗來探究紅色粉末的成分是Fe2O3、Cu2O或二者的混合物。探究過程如下：

查閱資料知：Cu2O溶于稀硫酸生成Cu和CuSO4，在空氣中加熱生成CuO。

提出假設：假設1：紅色粉末是Fe2O3；假設2：紅色粉末是Cu2O；假設3：紅色粉末是Fe2O3和Cu2O的混合物

設計實驗：取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中再滴加KSCN溶液。

(1)若假設1成立，則實驗現(xiàn)象是____；若假設2成立，發(fā)生反應的離子方程式為______。

(2)經(jīng)實驗分析，確定紅色粉末為Fe2O3和Cu2O的混合物，設計實驗計算二者的物質(zhì)的量：取一定量的該固體粉末溶于500 mL未知濃度的稀硫酸溶液中，固體全部溶解，向反應后的溶液中加入Fe粉，溶液中部分離子的物質(zhì)的量隨Fe粉加入，變化如圖所示，則Fe2O3和Cu2O的物質(zhì)的量分別為____、 _______。

(3)硫酸溶液的物質(zhì)的量濃度是____。

Answer 1

【答案】固體全溶，溶液變?yōu)樽攸S色，隨后溶液變?yōu)檠�紅色 Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O 0.15mol 0.1mol 1.4mol/L

【解析】

(1)Fe3+遇到KSCN溶液呈紅色；Cu2O遇到酸生成Cu和硫酸銅，無Fe3+所以溶液也不變紅；

(2)紅色粉末為Fe2O3和Cu2O的混合物，加入稀硫酸后，固體全部溶解，溶液中剩余亞鐵離子和銅離子，氫離子，加入鐵單質(zhì)后，各種離子物質(zhì)的量減小，根據(jù)圖像，分析出各離子的物質(zhì)的量。

(1)若假設1成立，Fe2O3與稀硫酸反應生成Fe3+，則實驗現(xiàn)象為固體溶解，溶液變?yōu)樽攸S色，遇到KSCN溶液呈紅色；

由資料知Cu2O溶于稀硫酸生成Cu和CuSO4，銅為紅色固體不溶水，銅離子的顏色為藍色所以溶液變藍，因溶液中無Fe3+，所以滴加KSCN試劑也不變紅，離子方程式Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O；

(2)發(fā)生的離子方程式為Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O，由于溶液中沒有固體，則發(fā)生離子反應Cu+2Fe3+= Cu2++ 2Fe2+，溶液中剩余Cu2+，H+，可能含有Fe3+，根據(jù)圖像，三種離子物質(zhì)的量減小到0，故溶液中一定含有Fe3+，加入鐵之前發(fā)生的反應 Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O，Cu+2Fe3+= Cu2++ 2Fe2+，由于氧化性Fe3+〉Cu2+〉H+，加入鐵之后，發(fā)生的反應為2Fe3++ Fe= 3Fe2+，Cu2+ +Fe= Cu+ Fe2+，Fe+ 2H+= Fe2++H2↑。

設Fe2O3的物質(zhì)的量為x，Cu2O的物質(zhì)的量為y，

根據(jù)三價鐵離子的物質(zhì)的量關系建立關系式 2x-2y=0.1，

根據(jù)銅離子關系式，建立 y+y=0.2 解得y=0.1mol，x=0.15mol；

(3)由圖象可知，當加入0.4mol鐵粉時，溶液恰好為FeSO4溶液，根據(jù)鐵元素守恒，含有FeSO4的物質(zhì)的量為0.4mol+0.15mol×2=0.7mol，再根據(jù)硫元素守恒，n(H2SO4)=n(FeSO4)=0.7mol，所以c(硫酸)===1.4mol/L。