Question

現有一包干燥的紅色粉末，它是由Cu、Fe₂O₃二種固體中的一種或兩種組成，某化學興趣小組對這包紅色粉末的組成進行探究．請你參與并回答有關問題．
查閱資料：Cu在FeCl₃溶液中發生反應：2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂
（1）甲同學取少量紅色粉末于試管中，滴加足量稀鹽酸，振蕩后觀察，發現固體全部溶解．甲同學認為紅色粉末中只有Fe₂O₃，而乙同學認為可能只有Fe₂O₃也可能是Cu、Fe₂O₃的混合物，你認為______的觀點正確（填“甲”或“乙”）．
（2）丙同學為進一步確定紅色粉末的組成，稱取該粉末10.0g裝入硬質玻璃管中，按如圖在通風櫥中進行實驗．開始時緩緩通入CO氣體，過一段時間后再加熱使其充分反應．待反應完全后，停止加熱，仍繼續通CO氣體直至玻璃管冷卻．反應前后稱量相關裝置和物質的總質量，記錄兩組數據如下表：

	反應前	反應后
Ⅰ 組	玻璃管和紅色粉末的總質量為37g	玻璃管和固體物質的總質量為34.6g
Ⅱ 組	洗氣瓶B和所盛溶液的總質量為180.0g	洗氣瓶B和瓶中物質的總質量為181.1g

①由上表的數據可分析出，反應后硬質玻璃管及所盛固體總質量減少的是______的質量．實驗中觀察到A裝置中的現象為______．
②應該選擇______組的實驗數據計算來確定紅色粉末的組成．請你計算反應后固體中鐵粉的質量 （ 寫出計算過程 ）最終計算結果表明：該紅色粉末的組成是______
（3）①為了防止溶液倒吸，請判斷本實驗停止加熱前是否需要先斷開A和B的連接處并說明理由？______．
②從環保角度，上圖裝置有嚴重不足之處．你認為應該如何改進？______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據氧化鐵與稀鹽酸可反應及Cu在FeCl₃溶液中發生的反應分析甲、乙判斷的正確性；
（2）①根據氧化鐵與一氧化碳的反應原理可知，反應后硬質玻璃管及所盛固體總質量減少的是氧化鐵中氧元素的質量；并依據反應原理及氧化鐵、鐵粉的顏色分析解答；
②Ⅱ組實驗使用的是石灰水吸收二氧化碳，吸收的可能不夠完全從而使實驗數據不準確，應該使用Ⅰ組數據進行分析；然后依據元素的質量分數或根據方程式利用差量法分析反應后固體中鐵粉的質量和固體的組成；
（3）①依據反應步驟可知：待反應完全后，停止加熱，仍繼續通CO氣體直至玻璃管冷卻，所以溶液不會倒吸，不需要先斷開A和B的連接；
②考慮到CO有毒，排放到空氣中會污染大氣，應對尾氣進行處理．
解答：解：
（1）氧化鐵能與鹽酸反應生成氯化鐵，生成的氯化鐵能與銅反應生成氯化亞鐵和氯化銅；根據題意：取少量紅色粉末于試管中，滴加足量稀鹽酸，振蕩后觀察，發現固體全部溶解，所以既有可能全部是氧化鐵，也可能是氧化鐵和銅的混合物，乙的觀點正確；
故答案為：乙；
（2）①氧化鐵與一氧化碳反應生成鐵和二氧化碳，由此可知：反應后硬質玻璃管及所盛固體總質量減少的是氧化鐵中氧元素的質量；由圖中數據可知，固體質量減少，所以該固體中一定有氧化鐵，可能有銅；氧化鐵是和銅都是紅色，鐵粉是黑色；
故答案為：氧化鐵中氧元素；紅色粉末變黑；
②Ⅱ組實驗使用的是石灰水吸收二氧化碳，吸收的可能不夠完全，因為氫氧化鈣是微溶于水，且是少量的，此外，空氣中的二氧化碳也會從它右邊的導管口進入，從而使實驗數據不準確，所以應該使用Ⅰ組數據進行確定；
反應后固體中鐵粉的質量是和確定固體的組成有兩種計算方法：
Ⅰ、
設粉末中氧化鐵的質量為x
3CO+Fe₂O₃   2Fe+3CO₂   固體質量減少
    160           112            48
     x                          2.4g
=
    x=8g
所以反應后固體中鐵粉的質量是8g-2.4g=5.6g；
粉末共有10.0g，氧化鐵4g，所以含有銅粉；
Ⅱ、
反應后硬質玻璃管及所盛固體總質量減少的是氧化鐵中氧元素的質量，設氧化鐵中鐵氧元素的質量是y
氧化鐵中鐵元素和氧元素的質量為：=，解得y=5.6g，反應前后元素的質量不變，所以反應后固體中鐵粉的質量是5.6g，原固體粉末中氧化鐵的質量是2.4g+5.6g=8g；
粉末共有10.0g，氧化鐵4g，所以含有銅粉；
故填Cu、Fe₂O_3；
（3）①實驗結束后，需要繼續通入一氧化碳直到玻璃管冷卻，不會出現倒吸現象；
故答案為：不需要，因為停止加熱后仍繼續通CO至玻璃管冷卻；
②CO有毒，排放到空氣中會污染大氣，應對尾氣進行處理，在B裝置后加酒精燈點燃或用氣球回收；
故答案為：一氧化碳有毒，應在B裝置后加酒精燈點燃或用氣球回收．
點評：本題是一道綜合性探究題，解答時熟練掌握物質的性質、實驗的反應原理以及實驗注意事項是解決此類問題的關鍵，能很好的考查學生分析解決問題的能力．