Question

某校化學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)小組通過實(shí)驗(yàn)來探究一包黑色粉末是氧化銅、氧化亞鐵或二者的混合物，探究過程如下：
（1）【提出假設(shè)】
假設(shè)1：黑色粉末是FeO．
假設(shè)2：黑色粉末是

 

（寫化學(xué)式）．
假設(shè)3：黑色粉末是FeO和CuO的混合物．
（2）【設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)】
實(shí)驗(yàn)小組選用稀硫酸、氯水、硫氰化鉀溶液做試劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)將實(shí)驗(yàn)操作步驟及現(xiàn)象填入下表．

實(shí)驗(yàn)方法步驟	現(xiàn)象	結(jié)論
取少量粉末加入足量稀硫酸		假設(shè)1成立
		假設(shè)2成立
		假設(shè)3成立

（3）查閱資料得知，通過調(diào)節(jié)溶液的酸堿性可使Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺分別生成沉淀的pH如下表：

物質(zhì)	Cu（OH）2	Fe（OH）2	Fe（OH）3
開始沉淀pH	6.0	7.5	1.4
沉淀完全pH	13	14	3.7

若經(jīng)過實(shí)驗(yàn)分析確定，該黑色物質(zhì)為氧化銅和氧化亞鐵的混合物，實(shí)驗(yàn)小組欲利用該黑色粉末制取較純凈的硫酸銅，設(shè)計(jì)如圖實(shí)驗(yàn)方案，則回答：試劑1是

 

（填化學(xué)式）溶液；加入試劑2的目的是調(diào)節(jié)溶液的pH，該物質(zhì)是

 

（填名稱），將溶液pH調(diào)節(jié)到

 

（填范圍）；操作1的名稱是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）根據(jù)題目信息可知，F(xiàn)eO和CuO都是黑色粉末，所以黑色粉末單一的，也可以是兩者的混合物；
（2）據(jù)Fe²⁺溶液呈淺綠色、滴加 KSCN 溶液，F(xiàn)e³⁺遇到KSCN溶液呈紅色；利用檢驗(yàn)Fe²⁺方法來鑒別；
（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，F(xiàn)e（OH）₃溶解度較小，為使Fe²⁺、Fe³⁺一塊沉淀，要加氧化劑將Fe²⁺氧化而又不引入新雜質(zhì)，調(diào)節(jié)溶液PH的物質(zhì)應(yīng)為不溶于水的CuO或Cu（OH）₂或Cu（OH）₂CO₃，當(dāng)調(diào)節(jié)溶液的PH為3.7時(shí)，F(xiàn)e（OH）₃沉淀完全，過濾除去，濾液為硫酸銅溶液，經(jīng)蒸發(fā)、冷卻、結(jié)晶而得到晶體．

解答： （1）根據(jù)題目信息可知，F(xiàn)eO和CuO都是黑色粉末，所以黑色粉末可以是單一的，也可以是兩者的混合物；故假設(shè)2黑色粉末是CuO；故答案為：CuO；
 （2）若假設(shè)1成立，取少量粉末放入足量稀硫酸中，發(fā)生反應(yīng)：FeO+2H⁺=Fe²⁺+3H₂O，固體溶解，溶液呈淺綠色；檢驗(yàn)Fe²⁺方法是：將固體溶解，再加入氯水和KSCN溶液；故假設(shè)2成立的現(xiàn)象為：固體溶解，溶液呈藍(lán)色；加入氯水和KSCN溶液后無明顯現(xiàn)象；假設(shè)2成立的現(xiàn)象為：固體溶解，溶液呈藍(lán)色；加入氯水和KSCN溶液后溶液呈血紅色；
故答案為：

驗(yàn)方法步驟	現(xiàn)象	結(jié)論
	黑色粉末溶解，溶液呈淺綠色
取少量粉末加入足量稀硫酸，加幾滴KSCN溶液，再加幾滴氯水	黑色粉末溶解，溶液只呈藍(lán)色
	黑色粉末溶解，溶液先呈藍(lán)色，后呈血紅色

（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，除去Cu²⁺離子中的Fe²⁺離子，應(yīng)先加入氧化劑將Fe²⁺離子氧化為Fe³⁺離子，因 Fe（OH）₃溶解度較小，如不加入氧化劑氧化，調(diào)節(jié)溶液pH后易生成Cu（0H）₂沉淀而難以除去Fe²⁺離子，為使Fe²⁺、Fe³⁺一塊沉淀，要加氧化劑將Fe²⁺氧化而又不引入新雜質(zhì)，選H₂O₂，調(diào)節(jié)溶液PH的物質(zhì)應(yīng)為不溶于水的CuO或Cu（OH）₂或Cu（OH）₂CO₃，當(dāng)調(diào)節(jié)溶液的PH為3.7時(shí)，F(xiàn)e（OH）₃沉淀完全，而PH小于6.0不讓Cu（OH）₂沉淀，F(xiàn)e（OH）₃沉淀過濾除去，濾液為硫酸銅溶液，經(jīng)加熱濃縮冷卻結(jié)晶而得到晶體．
故答案為：H₂O₂；CuO或Cu（OH）₂或Cu（OH）₂CO₃；3.7-6.0；加熱濃縮，冷卻結(jié)晶．

點(diǎn)評(píng)：本題考查實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)及物質(zhì)組成的測(cè)定，物質(zhì)的制備和除雜等問題，題目難度不大，做題注意不能引入新的雜質(zhì)，從這一點(diǎn)考慮選取氧化劑和除雜試劑，做題時(shí)注意把握題中提供的信息，合理分析，本題難度中等．