Question

【題目】某紅色固體粉末樣品可能含有Fe2O3和Cu2O中的一種或兩種，某化學興越小組對其組成進行探究。

已知Cu2O在酸性溶液中會發生歧化反應:Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O。

方案一:

(1)學生甲取少量樣品于燒杯中，加入過量濃硝酸，產生一種紅棕色的氣體。由此可得出樣品中一定含有_______，寫出產生上述氣體的化學方程式_____________。

(2)進一步探究樣品中另一種成分。實驗操作步驟為:取少量上述反應后溶液，加入______(填化學式)溶液，觀察現象。

方案二:

(3)學生乙取少量樣品于燒杯中，加入過量稀硫酸，并作出如下假設和判斷，結論正確的____。

A.若固體全部溶解，說明樣品一定含有Fe2O3，一定不含有Cu2O

B.若固體部分溶解，說明樣品一定含有Cu2O，一定不含有Fe2O3

C.若固體全部溶解，再滴加KSCN溶液，溶液不變紅色，說明樣品一定含有Fe2O3和Cu2O

方案三:

學生丙利用下圖所示裝置進行實驗，稱量反應前后裝置C中樣品的質量，以確定樣品的組成�；卮鹣铝袉栴}:

(4)裝置A是氫氣的發生裝置，可以使用的藥品是______(填選項)。

A.氫氧化鈉溶液和鋁片 B.稀硝酸和鐵片 C.稀硫酸利鋅片 D.濃硫酸和鎂片

(5)下列實驗步驟的先后順序是_____(填序號)。

①打開止水夾 ②關閉止水夾 ③點燃C處的酒精噴燈

④熄滅C處的酒精噴燈 ⑤收集氫氣并驗純

(6)假設樣品全部參加反應生成相應金屬單質，若實驗前樣品的質量為15.2g，實驗后稱得裝置C中固體的質最為12.0g。則樣品的組成是(若有多種成分，則須求出各成分的質量)_____。

Answer 1

【答案】 Cu2O Cu2O+6HNO3(濃)=2Cu(NO3)2+2NO2↑+3H2O KSCN C AC ①⑤③④② Fe2O3有8g、Cu2O有7.2g

【解析】（1）樣品可能含有Fe2O3和Cu2O中的一種或兩種，依據Cu2O在酸性溶液中會發生反應：Cu2O+2H+═Cu+Cu2++H2O分析可知，加入過量濃硝酸，產生一種紅棕色的氣體，說明硝酸被還原，氧化鐵無此性質，判斷一定含有Cu2O，氧化亞銅和濃硝酸反應生成硝酸銅，二氧化氮和水；
（2）探究樣品中氧化鐵可以利用被酸溶解后的溶液中的鐵離子性質設計檢驗；
（3）Fe2O3與硫酸反應生成硫酸鐵，Cu2O放入足量稀硫酸中發生反應生成硫酸銅、銅，Cu能將Fe3+還原為Fe2+ ，Fe3+遇KSCN 試劑時溶液變紅色，Fe2+遇KSCN 試劑時溶液不變紅色，劇此分析ABC情況；

（4）裝置A是氫氣的發生裝置，依據選項中生成氫氣的物質性質和裝置特點分析判斷；
（5）依據裝置圖和實驗目的分析判斷，實驗過程中，應先反應生成氫氣，驗純后加熱C處，反應后先熄滅C處酒精燈等到C處冷卻后再停止通氫氣，防止生成物被空氣中的氧氣氧化；
（6）依據極值方法分析計算反應前后固體質量變化分析判斷。

（1）樣品可能含有Fe2O3和Cu2O中的一種或兩種，依據Cu2O在酸性溶液中會發生反應：Cu2O+2H+═Cu+Cu2++H2O分析可知，加入過量濃硝酸，產生一種紅棕色的氣體說明有還原硝酸的物質存在，氧化鐵無此性質，判斷一定含有Cu2O，氧化亞銅和濃硝酸反應生成硝酸銅，二氧化氮和水，反應的化學方程式為：Cu2O+6HNO3（濃）═2Cu（NO3）2+2NO2↑+3H2O，正確答案為：Cu2O；Cu2O+6HNO3（濃）═2Cu（NO3）2+2NO2↑+3H2O；
（2）檢驗另一種物質氧化鐵的存在，可以利用樣品溶解于酸溶液中的鐵離子現狀設計實驗驗證：取少量溶液與試管中，滴加KSCN溶液，若溶液顯血紅色，說明樣品中含有Fe2O3，反之說明樣品中不含有Fe2O3，正確答案為： KSCN；
（3）A、固體全部溶解，若固體是Fe2O3和Cu2O的混合物，放入足量稀硫酸中會有Cu生成，Cu恰好能將Fe3+還原為Fe2+，A選項錯誤；
B、固體若是Fe2O3和Cu2O的混合物，放入足量稀硫酸中會有Cu生成，Cu能將Fe3+還原為Fe2+，剩余銅，B選項錯誤；
C、若固體全部溶解，再滴加KSCN溶液，溶液不變紅色，因為Cu2O溶于硫酸生成Cu和CuSO4，而H2SO4不能溶解Cu，所以混合物中必須有Fe2O3存在，使其生成的Fe3+溶解產生的Cu，反應的有關離子方程式為Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O、2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+．說明樣品一定含有Fe2O3和Cu2O， C選項正確；正確答案為：C；
（4）A．氫氧化鈉溶液和鋁片反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，A選項符合； B．稀硝酸和鐵片反應不能生成氫氣，B選項不符合；C．稀硫酸和鋅片反應會生成氫氣，C選項符合；D．濃硫酸和鎂片反應生成二氧化硫不能生成氫氣，D選項不符合；正確答案為：AC；
（5）依據裝置圖分析，打開止水夾使裝置A中試劑發生反應生成氫氣，在裝置C導氣管處收集氫氣進行驗純，當氫氣純凈后，點燃C處酒精燈加熱反應完全，實驗結束先熄滅C處酒精燈，繼續通入氫氣至C處冷卻再停止通氫氣，實驗操作步驟先①打開止水夾，⑤收集氫氣并驗純，③點燃C處的酒精噴燈；④熄滅C處的酒精噴燈；②關閉止水夾，正確答案為：①⑤③④②；
（6）假設樣品全部參加反應，若實驗前樣品的質量為15.2克，實驗后稱得裝置C中固體的質量為12.0克，則

若全部是氧化鐵，反應為：Fe2O3+3H2=2Fe+3H2O
160 112
15.2g10.64g
若全部是氧化亞銅反應為Cu2O+H2=2Cu+H2O
144128g
15.2g 13.5g
實驗后稱得裝置C中固體的質量為12.0克，10.64g＜12g＜13.5g，所以樣品中一定含有F2O3和Cu2O，假設Fe2O3為xmol，Cu2O為ymol，由混合物的質量守恒得：160x+144y=15.2g①，反應后固體質量：112x+128y=12g②，①，②聯立解得：x= 0.05mol， y=0.05mol，所以m（Fe2O3）=8g，m（Cu2O）=7.2g，正確答案：m（Fe2O3）=8g；m（Cu2O）=7.2g。