Question

“戴窯中學創新”化學興趣小組有一次活動的內容是：對一包干燥的紅色粉末組成進行探究。請你參與并回答有關問題。

【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是Cu 、Fe(OH)₃的混合物

 ④是Fe₂O₃、Fe(OH)₃的混合物    ⑤是Cu 、Fe₂O₃的混合物     ⑥只有Fe(OH)₃

【資料獲悉】（1）2Fe(OH)₃    Fe₂O₃ +3H₂O    

（2）Cu在FeCl₃溶液中發生反應：2FeCl₃＋Cu   2FeCl₂＋CuCl₂

【探究思路】利用物質的性質不同設計實驗加以甄別，先分別探究其中是否含有Fe(OH)₃、Cu等，逐步縮小范圍，然后再選擇適當的試劑和方法通過實驗探究其組成。

（裝置內空氣中的水蒸氣、CO₂忽略不計）

【實驗探究】

（1）甲同學取適量紅色粉末裝入試管中，按圖進行實驗，結果無水CuSO₄沒有變藍，從而排除

猜想中的          。（填猜想中的序號）

（2）在甲同學實驗結論的基礎上，乙同學另取少量紅色粉末于試管中，滴加足量稀鹽酸，振蕩后觀察，發現固體全部溶解，溶液變色。乙同學認為可以排除猜想中的①和⑤，而丙同學認為只能排除猜想①，你認為          的觀點正確（填“乙”或“丙”）。

（3）丁同學為進一步確定紅色粉末的組成，稱取該粉末5．0g裝入硬質玻璃管中，按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，其數據如下表：

	反應前	反應后
Ⅰ 組	玻璃管和紅色粉末的總質量為37．3 g	玻璃管和固體物質的總質量為36．1 g
Ⅱ 組	洗氣瓶和所盛溶液的總質量為180．0 g	洗氣瓶和瓶中物質的總質量為183．1 g

【交流討論】                       

①在裝置A中先通CO氣體的作用是                                                    。

②應該選擇           組的實驗數據計算來確定紅色粉末的組成。最終計算結果表明：該紅色粉末的組成是猜想中的第                     組（填序號）。

③寫出A裝置中發生反應的化學方程式                                                ；實驗中觀察到A裝置中的現象為                                                     。

④為了防止溶液倒吸，本實驗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                                                   。

【反思評價】 戊同學指出：從環保角度，圖29-2裝置有嚴重不足之處。請指出不足并加以改進？

                                                                        。

【拓展延伸】有同學提出丁同學上述實驗中的CO還可以用H₂代替，并將圖29-2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，你認為是否可行？              （填“可行”或“不可行”）。

 

Answer 1

【答案】

③④⑥  丙   排盡裝置中空氣，防止發生爆炸   ⑤

Fe₂O₃ + 3CO 2Fe + 3CO₂  紅棕色粉未變黑色  

不需要，因為停止加熱仍繼續通CO至玻璃管冷卻

沒有進行尾氣處理 應在B裝置后加酒精燈點燃或用氣球回收   可行

【解析】

試題分析：（1）無水硫酸銅沒有變藍說明沒有水蒸氣產生，根據題干可知只有氫氧化鐵加熱可以產生水蒸氣，所以可以排除③④⑥；（2）丙同學正確，因為⑤中三氧化二鐵和鹽酸反應生成氯化鐵，氯化鐵可以和銅反應生成氯化銅和氯化亞鐵，沒有固體剩余，所以只能排除猜想①；（3）①在裝置A中先通CO氣體的作用是排盡裝置中空氣，防止發生爆炸，②應選用Ⅰ數據，通過得到的數據可知如果全是三氧化二鐵不會只減少1.2克的質量，所以組成為銅和三氧化二鐵，③ A裝置中發生反應的化學方程式為一氧化碳高溫還原三氧化二鐵的方程式，生成鐵單質和二氧化碳，現象為紅棕色粉未變黑色，④不需要，因為停止加熱仍繼續通CO至玻璃管冷卻；【反思評價】缺陷是沒有進行尾氣處理 應在B裝置后加酒精燈點燃或用氣球回收；【拓展延伸】換成氫氧，用堿石灰吸收，方案可行，氫氣還原三氧化二鐵生成鐵單質和水，堿石灰可以吸收產生的水，用固體粉末反應前后的質量差來確定固體粉末中各物質的組成。

考點：探究物質組成

點評：本題較為綜合，考查知識點并不唯一，是集實驗探究和基礎知識于一體的考查方式，較為靈活，有一定的難度，近年考察較為熱點，應引起重視。