Question

（2013?嘉祥縣一模）某化學(xué)興趣小組對一包干燥的紅色粉末組成進(jìn)行探究．請你參與并回答有關(guān)問題．
[教師提醒]它由Cu、Fe₂O₃二種固體中的一種或兩種組成．
[提出猜想]紅色粉末可能的組成有：（1）只有Cu；（2）只有

Fe₂O₃

；（3）是Cu、Fe₂O₃的混合物．
[資料獲悉]氧化鐵在鹽酸中發(fā)生的反應(yīng)：Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O；銅與鹽酸不反應(yīng)；Cu在FeCl₃溶液中發(fā)生反應(yīng)：2FeCl₃+Cu═2FeCl₂+CuCl₂．
[實驗探究]
㈠甲同學(xué)取少量紅色粉末于試管中，滴加足量稀鹽酸，振蕩后觀察，發(fā)現(xiàn)固體全部溶解．甲同學(xué)認(rèn)為可以排除猜想中的（1）和（3），而乙同學(xué)認(rèn)為只能排除猜想（1），你認(rèn)為

乙

的觀點(diǎn)正確（填“甲”或“乙”）．
㈡丙同學(xué)為進(jìn)一步確定紅色粉末的組成，稱取該粉末5.0g裝入硬質(zhì)玻璃管中，按右下圖在通風(fēng)櫥中進(jìn)行實驗．開始時緩緩?fù)ㄈ隒O氣體，過一段時間后再加熱使其充分反應(yīng)．待反應(yīng)完全后，停止加熱，仍繼續(xù)通CO氣體直至玻璃管冷卻．
反應(yīng)前后稱量相關(guān)裝置和物質(zhì)的總質(zhì)量，其數(shù)據(jù)如下表：

	反應(yīng)前	反應(yīng)后
Ⅰ組	玻璃管和紅色粉末的總質(zhì)量為37.3g	玻璃管和固體物質(zhì)的總質(zhì)量為36.1g
Ⅱ組	洗氣瓶和所盛溶液的總質(zhì)量為180.0g	洗氣瓶和瓶中物質(zhì)的總質(zhì)量為183.1g

[交流討論]
㈠在裝置A中先通CO氣體的作用是

排盡裝置中空氣，防止發(fā)生爆炸

．
㈡應(yīng)該選擇

I

組的實驗數(shù)據(jù)計算來確定紅色粉末的組成．最終計算結(jié)果表明：該紅色粉末的組成是猜想中的第

（3）

組（填序號）．
㈢寫出A裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式

Fe₂O₃+3CO

高溫  .

2Fe+3CO₂

；實驗中觀察到A裝置中的現(xiàn)象為

紅棕色粉未變黑色

．
㈣為了防止溶液倒吸，本實驗停止加熱前是否需要先斷開A和B的連接處？

不需要

（填“需要”或“不需要”），理由是

因為停止加熱仍繼續(xù)通CO至玻璃管冷卻

．
[反思評價]丁同學(xué)指出：從環(huán)保角度，上圖裝置有嚴(yán)重不足之處．你認(rèn)為應(yīng)該如何改進(jìn)？

應(yīng)在B裝置后加酒精燈點(diǎn)燃或用氣球回收

．

Answer 1

分析：本題是一道綜合性探究題，利用物質(zhì)的性質(zhì)不同設(shè)計實驗加以甄別，來探究紅色粉末的組成，先分別探究其中是否含有Fe（OH）₃、Cu等，逐步縮小范圍，然后再選擇適當(dāng)?shù)脑噭┖头椒ㄍㄟ^實驗探究確定其組成．
[提出猜想]紅色粉末可能是Fe₂O₃ 或Cu、Fe₂O₃的混合物，推測只有 Fe₂O₃；
[實驗探究]㈠由“甲同學(xué)取少量紅色粉末于試管中，滴加足量稀鹽酸，振蕩后觀察，發(fā)現(xiàn)固體全部溶解”，且“氧化鐵在鹽酸中發(fā)生的反應(yīng)：Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O；銅與鹽酸不反應(yīng)；Cu在FeCl₃溶液中發(fā)生反應(yīng)：2FeCl₃+Cu═2FeCl₂+CuCl₂”可知不排除（3）．故推測乙觀點(diǎn)正確．
[交流討論]
㈠要考慮到CO具有可燃性，與玻璃管中的空氣混合受熱會發(fā)生爆炸，因此，應(yīng)先通CO排盡玻璃管中的空氣，然后再加熱．應(yīng)考慮到CO有毒，排放到空氣中會污染大氣，顯然，該裝置沒有對尾氣進(jìn)行處理．
㈡選擇實驗數(shù)據(jù)計算來確定紅色粉末的組成．最終計算結(jié)果推測紅色粉末的組成．
㈢寫出A裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式；描述實驗中到A裝置中的現(xiàn)象；
[反思評價]一氧化碳是可燃性氣體，不純遇熱可能會發(fā)生爆炸現(xiàn)象，此氣體有毒，實驗中必須進(jìn)行尾氣處理．

解答：解：[提出猜想]紅色粉末可能的組成有：（1）只有Cu；（2）只有 Fe₂O₃；（3）是Cu、Fe₂O₃的混合物．
[實驗探究]㈠甲同學(xué)取少量紅色粉末于試管中，滴加足量稀鹽酸，振蕩后觀察，發(fā)現(xiàn)固體全部溶解．甲同學(xué)認(rèn)為可以排除猜想中的（1）和（3），而乙同學(xué)認(rèn)為只能排除猜想（1），則甲的觀點(diǎn)正確；
[交流討論]㈠一氧化碳屬于可燃性氣體，不純遇熱可能發(fā)生爆炸，故在裝置A中先通CO氣體的作用是 排盡裝置中空氣，防止發(fā)生爆炸．
㈡應(yīng)該選擇I組的實驗數(shù)據(jù)計算來確定紅色粉末的組成．
設(shè)粉末中氧化鐵的質(zhì)量為x．
3CO+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+3CO₂ 固體△m
160            112          48
x                      37.3-36.1=1.2g

160

x

=

48

1.2g

，解得x=4g
粉末共有5g，氧化鐵4g，所以含有銅粉；
最終計算結(jié)果表明：該紅色粉末的組成是猜想中的第（3）組．
㈢氧化鐵能與一氧化碳反應(yīng)生成黑色的鐵粉，而銅不與一氧化碳反應(yīng)，故寫出A裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式 Fe₂O₃+3CO

高溫  .

2Fe+3CO₂；實驗中觀察到A裝置中的現(xiàn)象為 紅棕色粉未變黑色．
㈣為了防止溶液倒吸，本實驗停止加熱前不需要先斷開A和B的連接處，因為實驗結(jié)束后，需要繼續(xù)通入一氧化碳直到玻璃管冷卻，不會出現(xiàn)倒吸現(xiàn)象，故理由是因為停止加熱仍繼續(xù)通CO至玻璃管冷卻．
[反思評價]一氧化碳有毒，需要進(jìn)行尾氣處理．故丁同學(xué)指出：從環(huán)保角度，上圖裝置有嚴(yán)重不足之處．則應(yīng)改進(jìn)：應(yīng)在B裝置后加酒精燈點(diǎn)燃或用氣球回收．
故答案為：[提出猜想]Fe₂O₃；[實驗探究]㈠乙．
[交流討論]㈠排盡裝置中空氣，防止發(fā)生爆炸．
㈡I，（3）．
㈢Fe₂O₃+3CO

高溫  .

2Fe+3CO₂；紅棕色粉未變黑色．
㈣不需要，因為停止加熱仍繼續(xù)通CO至玻璃管冷卻．
[反思評價]應(yīng)在B裝置后加酒精燈點(diǎn)燃或用氣球回收

點(diǎn)評：此類題目主要對煉鐵的實驗原理、實驗現(xiàn)象、操作步驟、尾氣處理、裝置連接及實驗分析與評價等方面進(jìn)行考查．熟練掌握該實驗的反應(yīng)原理以及實驗注意事項是解決此類問題的關(guān)鍵．