Question

三氧化二鐵和氧化亞銅都是紅色粉末，常用作顏料。某校化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究某紅色粉末是Fe₂O₃、Cu₂O或二者混合物。探究過(guò)程如下：
查閱資料：Cu₂O是一種堿性氧化物，溶于稀硫酸生成Cu和CuSO₄。
設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)：取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中滴加KSCN試劑。
（1）若只有Fe₂O₃，則實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是_____________。
（2）若固體粉末完全溶解無(wú)固體存在，滴加KSCN試劑時(shí)溶液不變紅色，則此過(guò)程中的離子反應(yīng)為：
____________________________。
（3）經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析，確定紅色粉末為Cu₂O和Fe₂O₃的混合物。實(shí)驗(yàn)小組欲測(cè)定Cu₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。已知Cu₂O在空氣中加熱生成CuO。
測(cè)定流程：

實(shí)驗(yàn)中操作A的名稱為_(kāi)____________。
灼燒過(guò)程中，所需儀器有：酒精燈、玻璃棒、_____________等（夾持儀器除外）。
（4）寫(xiě)出混合物中Cu₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式_____________。
實(shí)驗(yàn)小組欲利用紅色粉末制取較純凈的膽礬（CuSO₄?5H₂O）。經(jīng)查閱資料得知，在溶液中通過(guò)調(diào)節(jié)溶液的酸堿性而使Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺分別生成沉淀的pH如下：

實(shí)驗(yàn)室有下列試劑可供選擇：

A．氯水

B．H2O2

C．NaOH

D．Cu2(OH)2CO3

實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)方案制取膽礬：

（5）用試劑編號(hào)表示：試劑l為_(kāi)____________，試劑2為_(kāi)____________。
（6）為什么先“氧化”后“調(diào)節(jié)pH”？pH控制范圍為多少？__________________________________

Answer 1

（本題共12分）（1）固體完全溶解，溶液呈血紅色（1分）
（2）Fe₂O₃ +6H⁺→2Fe³⁺+3H₂O、Cu₂O+2H⁺→Cu+Cu²⁺+ H₂O、2Fe³⁺+Cu→2Fe²⁺+Cu²⁺（3分）
（3）恒重操作、坩堝（2分） 
（4）或%（2分）
（5）試劑1為B，試劑2為D。（2分）
（6）由于亞鐵離子和銅離子開(kāi)始沉淀、沉淀完全的pH值很接近，難以分離，把亞鐵離子氧化為鐵離子，pH控制范圍：3.7<pH<6將鐵離子轉(zhuǎn)化為沉淀而被除去。（2分）

試題分析：（1）若紅色粉末是Fe₂O₃，F(xiàn)e₂O₃與硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵，沒(méi)有紅色不溶物，滴加KSCN溶液，溶液變?yōu)榧t色，因此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是固體完全溶解，溶液呈血紅色。
（2）若固體粉末完全溶解無(wú)固體存在，滴加KSCN試劑時(shí)溶液不變紅色，這說(shuō)明反應(yīng)中沒(méi)有鐵離子生成，而是生成亞鐵離子，因此固體粉末是Fe₂O₃和Cu₂O的混合物，放入足量稀硫酸中會(huì)有Cu生成，Cu能將Fe³⁺還原為Fe²⁺，有關(guān)反應(yīng)的離子方程式是Fe₂O₃ +6H⁺→2Fe³⁺+3H₂O、Cu₂O+2H⁺→Cu+Cu²⁺+ H₂O、2Fe³⁺+Cu→2Fe²⁺+Cu²⁺。
（3）為使固體完全反應(yīng)，需要進(jìn)行恒重操作，即操作A是恒重操作。固體灼燒需要在坩堝中完成，因此還需要的儀器是坩堝。
（4）根據(jù)方程式2Cu₂O＋O₂=4CuO可知，固體增加的質(zhì)量就是參加反應(yīng)的氧氣德文質(zhì)量，則
Cu₂O～～～2CuO 質(zhì)量增重△m
144g                   16g
m(Cu₂O)              （b－a）g 
解得m(Cu₂O)＝＝9（b-a）g
故混合物中Cu₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%＝%
（5）紅色粉末為Fe₂O₃和Cu₂O的混合物，由工藝流程可知，放入足量稀硫酸中會(huì)有Cu生成，Cu能將Fe³⁺還原為Fe²⁺，所得的溶液含有Fe²⁺，加入試劑1目的是Fe²⁺將為Fe³⁺，氯氣會(huì)引入氯離子，故試劑1應(yīng)選擇綠色氧化劑雙氧水，即答案選B；加入試劑2目的是調(diào)節(jié)溶液的pH值使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe(OH)₃沉淀除去，過(guò)濾得到硫酸銅溶液，氫氧化鈉會(huì)引入鈉離子，故試劑2應(yīng)選擇Cu₂(OH)₂CO₃，得到的沉淀x為Fe Fe(OH)₃。
（6）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，由于亞鐵離子和銅離子開(kāi)始沉淀、沉淀完全的pH值很接近，難以分離，所以必須把亞鐵離子氧化為鐵離子，pH控制范圍：3.7＜pH＜6將鐵離子轉(zhuǎn)化為沉淀而被除去。