Question

【題目】某工業(yè)鐵紅（Fe2O3）樣品中可能混有一種黑色的金屬氧化物雜質．根據(jù)工業(yè)制取鐵紅分析，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(shù)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
乙組同學用如下圖裝置進行實驗（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，檢查裝置氣密性后，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中分液漏斗活塞，向圓底燒瓶中加入稀鹽酸
③該實驗處理尾氣的方法是 ．
實驗分析與結論
乙組同學的兩次實驗數(shù)據(jù)如表：（兩次實驗工業(yè)鐵紅均與氫氣完全反應）

實驗編號	加入裝置D中工業(yè)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(shù)據(jù)，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(xiàn)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
（2）氧化鐵、氧化亞鐵、氧化銅； C；D；E；氫氧化鈉；吸收水蒸氣,干燥氫氣； cba；將氫氣點燃或用氣球收集；該工業(yè)鐵紅樣品中含有FeO或CuO；取少量裝置D中的固體于試管中,加入足量稀硫酸,震蕩,若固體全部溶解,則含F(xiàn)eO,若固體不完全溶解,則含CuO
【解析】解：（1）氧化鐵與硫酸反應，生成硫酸鐵，鐵離子為黃色，固體中一定有氧化鐵，和硫酸反應一定生成硫酸鐵，溶液一定顯黃色，故不合理；（2）把三種氧化物Fe2O3、FeO、CuO中氧原子個數(shù)變?yōu)?，則為Fe2O3、Fe3O3、Cu3O3，相對分子質量的大小為：Cu3O3，＞Fe3O3＞Fe2O3相對分子質量越大，氧元素的質量分數(shù)越小，故三種氧化物中氧元素的質量分數(shù)由大到小的順序為：氧化鐵、氧化亞鐵、氧化銅；設計方案進行實驗①鋅與鹽酸反應生成氫氣和水，鹽酸具有揮發(fā)性，氫氣從A中逸出時，常混有氯化氫和水蒸氣，為得到干燥的氫氣，氯化氫可以用氫氧化鈉溶液吸收，濃硫酸具有吸水性，可以干燥氫氣；然后通入C中與工業(yè)鐵紅反應，生成的水被堿石灰吸收，故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．②實驗操作步驟的合理順序是：打開裝置A中分液漏斗活塞，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，將純凈的氫氣通入裝置D中通一會，再加熱裝置D中反應管；否則易發(fā)生爆炸；③該實驗處理尾氣的方法是將氫氣點燃或用氣球收集；

實驗分析與結論①假設8g工業(yè)鐵紅全部是氧化鐵，氫氣與8g氧化鐵反應生成水的質量=8g× ÷ =2.7g

假設8g工業(yè)鐵紅全部是氧化亞鐵，氫氣與8g氧化亞鐵反應生成水的質量=8g× ÷ =2g

假設8g工業(yè)鐵紅全部是氧化銅，氫氣與8g氧化銅反應生成水的質量=8g× ÷ =1.8g，

而表中數(shù)據(jù)為2.6g，三種氧化物生成的水都少于2.6g，說明樣品中有雜質，若雜質為FeO，則產物為Fe，若雜質為CuO，則產物為Cu．該工業(yè)鐵紅樣品中含有雜質或該工業(yè)鐵紅樣品中含有FeO或CuO；②取少量裝置D中的固體于試管中，加入足量稀硫酸，震蕩，若固體全部溶解，則含F(xiàn)eO，若固體不完全溶解，則含CuO，因為氧化銅與硫酸反應，生成硫酸銅，鐵與硫酸銅反應生成銅和硫酸亞鐵．

答案：（1）不合理；（2）氧化鐵、氧化亞鐵、氧化銅；吸收水蒸氣，干燥氫氣；

設計方案進行實驗①CDE；氫氧化鈉；②cba；③將氫氣點燃或用氣球收集；

實驗分析與結論①該工業(yè)鐵紅樣品中含有FeO或CuO；②取少量裝置D中的固體于試管中，加入足量稀硫酸，震蕩，若固體全部溶解，則含F(xiàn)eO，若固體不完全溶解，則含CuO