Question

三氧化二鐵和氧化亞銅都是紅色粉末，常用作顏料。某校化學實驗小組通過實驗探究某紅色粉末是Fe₂O₃、Cu₂O或二者混合物。探究過程如下：

查閱資料：Cu₂O是一種堿性氧化物，溶于稀硫酸生成Cu和CuSO₄。

設計探究實驗：取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中滴加KSCN試劑。

（1）若只有Fe₂O₃，則實驗現象是_____________。

（2）若固體粉末完全溶解無固體存在，滴加KSCN試劑時溶液不變紅色，則此過程中的離子反應為：

____________________________。

（3）經實驗分析，確定紅色粉末為Cu₂O和Fe₂O₃的混合物。實驗小組欲測定Cu₂O的質量分數。已知Cu₂O在空氣中加熱生成CuO。

測定流程：

實驗中操作A的名稱為_____________。

灼燒過程中，所需儀器有：酒精燈、玻璃棒、_____________等（夾持儀器除外）。

（4）寫出混合物中Cu₂O的質量分數的表達式_____________。

實驗小組欲利用紅色粉末制取較純凈的膽礬（CuSO₄•5H₂O）。經查閱資料得知，在溶液中通過調節溶液的酸堿性而使Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺分別生成沉淀的pH如下：

實驗室有下列試劑可供選擇：A．氯水  B．H₂O₂     C．NaOH  D．Cu₂(OH)₂CO₃

實驗小組設計如下實驗方案制取膽礬：

（5）用試劑編號表示：試劑l為_____________，試劑2為_____________。

（6）為什么先“氧化”后“調節pH”？pH控制范圍為多少？__________________________________

 

Answer 1

【答案】

（本題共12分）（1）固體完全溶解，溶液呈血紅色（1分）

（2）Fe₂O₃ +6H⁺→2Fe³⁺+3H₂O、Cu₂O+2H⁺→Cu+Cu²⁺+ H₂O、2Fe³⁺+Cu→2Fe²⁺+Cu²⁺（3分）

（3）恒重操作、坩堝（2分） 

（4）或%（2分）

（5）試劑1為B，試劑2為D。（2分）

（6）由于亞鐵離子和銅離子開始沉淀、沉淀完全的pH值很接近，難以分離，把亞鐵離子氧化為鐵離子，pH控制范圍：3.7<pH<6將鐵離子轉化為沉淀而被除去。（2分）

【解析】

試題分析：（1）若紅色粉末是Fe₂O₃，Fe₂O₃與硫酸反應生成硫酸鐵，沒有紅色不溶物，滴加KSCN溶液，溶液變為紅色，因此實驗現象是固體完全溶解，溶液呈血紅色。

（2）若固體粉末完全溶解無固體存在，滴加KSCN試劑時溶液不變紅色，這說明反應中沒有鐵離子生成，而是生成亞鐵離子，因此固體粉末是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⁺，有關反應的離子方程式是Fe₂O₃ +6H⁺→2Fe³⁺+3H₂O、Cu₂O+2H⁺→Cu+Cu²⁺+ H₂O、2Fe³⁺+Cu→2Fe²⁺+Cu²⁺。

（3）為使固體完全反應，需要進行恒重操作，即操作A是恒重操作。固體灼燒需要在坩堝中完成，因此還需要的儀器是坩堝。

（4）根據方程式2Cu₂O＋O₂=4CuO可知，固體增加的質量就是參加反應的氧氣德文質量，則

Cu₂O～～～2CuO  質量增重△m

144g                   16g

m(Cu₂O)              （b－a）g 

解得m(Cu₂O)＝＝9（b-a）g

故混合物中Cu₂O的質量分數為×100%＝%

（5）紅色粉末為Fe₂O₃和Cu₂O的混合物，由工藝流程可知，放入足量稀硫酸中會有Cu生成，Cu能將Fe³⁺還原為Fe²⁺，所得的溶液含有Fe²⁺，加入試劑1目的是Fe²⁺將為Fe³⁺，氯氣會引入氯離子，故試劑1應選擇綠色氧化劑雙氧水，即答案選B；加入試劑2目的是調節溶液的pH值使Fe³⁺轉化為Fe(OH)₃沉淀除去，過濾得到硫酸銅溶液，氫氧化鈉會引入鈉離子，故試劑2應選擇Cu₂(OH)₂CO₃，得到的沉淀x為Fe Fe(OH)₃。

（6）根據表中數據可知，由于亞鐵離子和銅離子開始沉淀、沉淀完全的pH值很接近，難以分離，所以必須把亞鐵離子氧化為鐵離子，pH控制范圍：3.7＜pH＜6將鐵離子轉化為沉淀而被除去。

考點：考查氧化亞銅、氧化鐵的性質；物質的分離易提純；離子檢驗；實驗方案設計與評價以及物質含量的計算等