Question

【題目】某工業鐵紅(Fe2O3)樣品中可能混有一種黑色的金屬氧化物雜質。根據工業制取鐵紅的流程分析，該雜質可能是FeO或CuO。興趣小組同學為探究樣品中是否含有雜質及雜質的成分，進行如下實驗。

（1）甲組同學分別取質量相等的樣品和Fe2O3，加入試管Ⅰ、Ⅱ中，然后加入等體積稀硫酸進行如圖對照實驗，并得出結論：樣品中不含雜質。你認為該結論_______（填“合理”或“不合理”）。

（2）乙組同學按下列步驟進行實驗：

【收集資料】

①上述三種氧化物在加熱條件下，都能與氫氣反應得到相應的金屬單質和水。

②三種氧化物中氧元素的質量分數由大到小的順序為____________。

③鐵粉中混有少量銅時，難以從金屬顏色確定是否含有金屬銅。

【設計方案進行實驗】

乙組同學用下圖裝置進行實驗（堿石灰是氧化鈣與氫氧化鈉固體混合物）。

①乙組同學的實驗裝置中，依次連接的合理順序為A→F→_____→_______→______→B。檢驗裝置氣密性后，向各裝置中加入藥品。裝置F中試劑X是_____溶液，裝置C的作用是___________。

②下列實驗操作步驟的合理順序是________（填寫操作編號）。

a．加熱裝置D中反應管 b．檢驗H2的純度

c．打開裝置A中分液漏斗的活塞，向圓底燒瓶中加入稀鹽酸

③該實驗處理問起的方法是______________。

【實驗分析與結論】

乙組同學的兩次實驗數據如下表：（兩次實驗工業鐵紅均與氫氣完全反應）

實驗編號	加入裝置D中工業鐵紅的質量(g)	實驗后裝置E的增重（g）
1	8.0	2.6
2	16.0	5.2

①分析數據，你的實驗結論是_________________。

②請幫助乙組同學設計實驗方案確認該樣品中雜質的成分________________。（寫出操作、現象和結論，若該樣品中不含雜質本題不必作答）

Answer 1

【答案】（1）不合理（1分）（2）②Fe2O3>FeO>CuO（1分）【設計方案進行實驗】①C D E（2分）

氫氧化鈉（1分） 吸收水蒸氣，干燥H2（1分） ②下列實驗操作步驟的合理順序是c b a（2分）③點燃使H2燃燒或用氣囊收集H2（1分）

【實驗分析與結論】①該工業鐵紅樣品中含有雜質或該工業鐵紅樣品中含有FeO或CuO（1分）②取少量裝置D中的固體于試管中，加入足量稀硫酸，振蕩。若固體完全溶解，則含有FeO，若固體不完全溶解，則含CuO。（2分）

【解析】（1）固體中一定有氧化鐵，和硫酸反應一定能生成硫酸鐵，溶液一定顯黃色；（2）②；三種氧化物中氧元素的質量分數由大到小的順序為Fe2O3>FeO>CuO（1分）【設計方案進行實驗】①乙組同學的實驗裝置中，依次連接的合理順序為A→F→ C → D → E →B。檢驗裝置氣密性后，向各裝置中加入藥品。裝置F中試劑X是 NaOH 溶液，裝置C的作用是 除去氣體中的水干燥H2； ②實驗操作步驟的合理順序是：打開裝置A中分液漏斗的活塞，向圓底燒瓶中加入稀鹽酸——收集一定量的氫氣，檢驗H2的純度，——將純的氫氣通入裝置中，一會兒，加熱裝置D中反應管，否則易發生爆炸。③實驗中尾氣的處理方法是點燃使H2燃燒或用氣囊收集H2；【實驗分析與結論】①氫氣與8.0g Fe2O3產生2.7g水，而8.0g FeO產生2g水或者CuO產生1.8g水，少于2.6g，所以樣品中有雜質。若雜質為FeO，則產物為Fe；若雜質CuO，則產物為Cu。該工業鐵紅樣品中含有雜質或該工業鐵紅樣品中含有FeO或CuO（1分）②取少量裝置D中的固體于試管中，加入足量稀硫酸，振蕩。若固體完全溶解，則含有FeO，若固體不完全溶解，則含CuO。因氧化銅與硫酸反應生成硫酸銅，因為鐵和硫酸銅反應生成銅和硫酸亞鐵。