Question

在實驗探究課上，化學老師給了同學們一包紅色粉末，該粉末是由Cu、Fe₂O₃、Fe（OH）₃三種固體中的一種或兩種組成，其中一個小組同學提出如下猜想并進行探究：
【提出猜想】紅色粉末可能的組成有：
①只有Fe₂O₃
②是Cu、Fe₂O₃的混合物
③是Fe₂O₃、Fe（OH）₃的混合物
【查閱資料】（1）2Fe（OH）₃Fe₂O₃+3H₂O
（2）無水CuSO₄白色固體遇水變藍
（3）Cu在FeCl₃溶液中發生的反應：2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂
【實驗探究】
（1）甲同學取適量紅色粉末裝入試管中，按圖1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）乙同學為進一步確定紅色粉末的組成，按圖2稱取少量紅色粉末放入硬質玻璃管中，通入CO片刻，然后加熱至完全反應，停止加熱，繼續通入CO冷卻至室溫．
【反思評價】
（1）實驗時通入CO片刻后再加熱的原因是______．
（2）實驗過程中，A裝置中發生反應的化學方程式是______ 2Fe+3CO₂

Answer 1

【答案】分析：本題是一道綜合性探究題，利用物質的性質不同設計實驗加以甄別，來探究紅色粉末的組成，先分別探究其中是否含有Fe（OH）₃、Fe₂O₃、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確定其組成．
根據【資料獲悉】中的（1）（2）（3）和探究（1）可排除猜想中的③．
【反思評價】要考慮到CO具有可燃性，與玻璃管中的空氣混合受熱會發生爆炸，因此，應先通CO排盡玻璃管中的空氣，然后再加熱．應考慮到CO有毒，排放到空氣中會污染大氣，顯然，該裝置沒有對尾氣進行處理．在探究的同時也出現了與上述高考題中相同的防倒吸及尾氣處理等考點．同時考查了一氧化碳還原氧化鐵的實驗操作要點實驗現象等，對氫氣的還原性也進行了衍生．
解答：解：【實驗探究】
（1）根據資料 2Fe（OH）₃Fe₂O₃+3H₂O，白色無水CuSO₄遇水變藍；加熱紅色粉末，結果無水CuSO₄沒有變藍，從而排除猜想中的含有Fe（OH）₃的選項③；
【交流討論】
根據CO具有可燃性，與玻璃管中的空氣混合受熱會發生爆炸，因此，應先通CO排盡玻璃管中的空氣，然后再加熱．所以在裝置A中先通CO氣體的作用是：排凈裝置中的空氣（或防止CO和裝置中的空氣混合受熱發生爆炸）；故答為：
（1）實驗時通入CO片刻后再加熱的原因是：防止玻璃管中的CO與空氣混合受熱發生爆炸．
（2）實驗過程中，A裝置中發生反應的化學方程式是：3CO+Fe₂O₃2Fe+3CO₂．
（3）從環保角度看，圖12裝置存在的不足之處是：沒有進行尾氣的處理．
（4）如果觀察到A裝置中紅色粉末部分變黑，則猜想：②正確．
【拓展延伸】丙同學認為：在甲同學實驗結論的基礎上，還可以這樣探究猜想①和②．取少量紅色粉末于試管中，滴加足量稀鹽酸，振蕩后發現固體全部溶解，溶液變色，即可以排除猜想中的②．則丙同學的觀點不正確，理由是：Fe₂O₃與鹽酸反應得到FeCl₃溶液，Cu又與生成的FeCl₃反應得到FeCl₂和CuCl₂溶液（或Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂）．
故答為：【實驗探究】（1）③
【反思與評價】（1）防止玻璃管中的CO與空氣混合受熱發生爆炸（或其他合理答案均得分） 
（2）3CO+Fe₂O₃2Fe+3CO₂
（3）沒有進行尾氣的處理 
（4）②
【拓展延伸】不正確、Fe₂O₃與鹽酸反應得到FeCl₃溶液，Cu又與生成的FeCl₃反應得到FeCl₂和CuCl₂溶液（或Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂）
點評：此類題目主要對煉鐵的實驗原理、實驗現象、操作步驟、尾氣處理、裝置連接及實驗分析與評價等方面進行考查．熟練掌握該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．