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(xué)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(shè)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(xiàn)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(yīng)為：_________________。

（3）經(jīng)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(zhì)量分數(shù)。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(zhì)量分數(shù)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(jīng)查閱資料得知，在溶液中通過調(diào)節(jié)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(shè)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(diào)節(jié)pH”？pH控制范圍為多少？

______________________________________________________________________________

 

Answer 1

【答案】

固體完全溶解，溶液呈血紅色（1分）

Fe₂O₃ +6H⁺ = 2Fe³⁺+3H₂O  Cu₂O+2H⁺ = Cu+Cu²⁺+ H₂O

2Fe³⁺+Cu ="=" 2Fe²⁺+Cu²⁺（3分）

恒重操作、坩堝（2分）

（2分）

試劑1為B，試劑2為D。（2分）

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(zhuǎn)化為沉淀而被除去。（2分）

【解析】

試題分析：

（1）若紅色粉末只有氧化鐵，則不會出現(xiàn)銅單質(zhì)沉淀，所以現(xiàn)象為固體完全溶解，且三價鐵遇硫氰化鉀溶液顯紅色。所以溶液呈紅色。

（2）滴價硫氰化鉀溶液不變紅，說明三價鐵反應(yīng)完，而三價鐵離子應(yīng)該是與氧化亞銅溶于稀硫酸生成的銅單質(zhì)反應(yīng)。即Fe₂O₃ +6H⁺ = 2Fe³⁺+3H₂O  Cu₂O+2H⁺ = Cu+Cu²⁺+ H₂O

2Fe³⁺+Cu = 2Fe²⁺+Cu²⁺

（3）在實驗過程中，需要重復(fù)實驗來確保實驗結(jié)果的準確性，所以需要恒重操作。還缺少的是灼燒固體的坩堝。

（4）Cu₂O ～2CuO 質(zhì)量增重△w  

144 g               16 g 

m（Cu₂O）         （b-a）g 

所以m（Cu₂O）=144g×(b-a)/16g=9(b-a)g 

所以混合物中Cu₂O的質(zhì)量分數(shù)為9（b-a）g/ag ×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(yīng)選擇B．H₂O₂；加入試劑2目的是調(diào)節(jié)溶液的PH值使Fe³⁺轉(zhuǎn)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，所以試劑2應(yīng)選擇

Cu₂（OH）₂CO₃。

（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(zhuǎn)化為沉淀而被除去。

考點：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量；鐵的氧化物和氫氧化物；銅金屬及其重要化合物的主要性質(zhì)

點評：本題考查實驗的設(shè)計及評價，以及物質(zhì)的組成的測定，難度較大，注意把握題給信息，是對所需知識的綜合考查，需要學(xué)生具有扎實的基礎(chǔ)與綜合運用分析能力。本題的綜合性較高，主要圍繞銅的化合物與鐵的化合物展開，涉及到了變價性質(zhì)，沉淀原理等。