Question

（2013?嘉祥縣一模）某化學興趣小組對一包干燥的紅色粉末組成進行探究．請你參與并回答有關問題．
[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]氧化鐵在鹽酸中發生的反應：Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O；銅與鹽酸不反應；Cu在FeCl₃溶液中發生反應：2FeCl₃+Cu═2FeCl₂+CuCl₂．
[實驗探究]
㈠甲同學取少量紅色粉末于試管中，滴加足量稀鹽酸，振蕩后觀察，發現固體全部溶解．甲同學認為可以排除猜想中的（1）和（3），而乙同學認為只能排除猜想（1），你認為

乙

的觀點正確（填“甲”或“乙”）．
㈡丙同學為進一步確定紅色粉末的組成，稱取該粉末5.0g裝入硬質玻璃管中，按右下圖在通風櫥中進行實驗．開始時緩緩通入CO氣體，過一段時間后再加熱使其充分反應．待反應完全后，停止加熱，仍繼續通CO氣體直至玻璃管冷卻．
反應前后稱量相關裝置和物質的總質量，其數據如下表：

	反應前	反應后
Ⅰ組	玻璃管和紅色粉末的總質量為37.3g	玻璃管和固體物質的總質量為36.1g
Ⅱ組	洗氣瓶和所盛溶液的總質量為180.0g	洗氣瓶和瓶中物質的總質量為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，防止發生爆炸

．
㈡應該選擇

I

組的實驗數據計算來確定紅色粉末的組成．最終計算結果表明：該紅色粉末的組成是猜想中的第

（3）

組（填序號）．
㈢寫出A裝置中發生反應的化學方程式

Fe₂O₃+3CO

高溫  .

2Fe+3CO₂

；實驗中觀察到A裝置中的現象為

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通CO至玻璃管冷卻

．
[反思評價]丁同學指出：從環保角度，上圖裝置有嚴重不足之處．你認為應該如何改進？

應在B裝置后加酒精燈點燃或用氣球回收

．

Answer 1

分析：本題是一道綜合性探究題，利用物質的性質不同設計實驗加以甄別，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，然后再選擇適當的試劑和方法通過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“甲同學取少量紅色粉末于試管中，滴加足量稀鹽酸，振蕩后觀察，發現固體全部溶解”，且“氧化鐵在鹽酸中發生的反應：Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O；銅與鹽酸不反應；Cu在FeCl₃溶液中發生反應：2FeCl₃+Cu═2FeCl₂+CuCl₂”可知不排除（3）．故推測乙觀點正確．
[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生爆炸，因此，應先通CO排盡玻璃管中的空氣，然后再加熱．應考慮到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行處理．
㈡選擇實驗數據計算來確定紅色粉末的組成．最終計算結果推測紅色粉末的組成．
㈢寫出A裝置中發生反應的化學方程式；描述實驗中到A裝置中的現象；
[反思評價]一氧化碳是可燃性氣體，不純遇熱可能會發生爆炸現象，此氣體有毒，實驗中必須進行尾氣處理．

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甲同學取少量紅色粉末于試管中，滴加足量稀鹽酸，振蕩后觀察，發現固體全部溶解．甲同學認為可以排除猜想中的（1）和（3），而乙同學認為只能排除猜想（1），則甲的觀點正確；
[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，防止發生爆炸．
㈡應該選擇I組的實驗數據計算來確定紅色粉末的組成．
設粉末中氧化鐵的質量為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生成黑色的鐵粉，而銅不與一氧化碳反應，故寫出A裝置中發生反應的化學方程式 Fe₂O₃+3CO

高溫  .

2Fe+3CO₂；實驗中觀察到A裝置中的現象為 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，因為實驗結束后，需要繼續通入一氧化碳直到玻璃管冷卻，不會出現倒吸現象，故理由是因為停止加熱仍繼續通CO至玻璃管冷卻．
[反思評價]一氧化碳有毒，需要進行尾氣處理．故丁同學指出：從環保角度，上圖裝置有嚴重不足之處．則應改進：應在B裝置后加酒精燈點燃或用氣球回收．
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通CO至玻璃管冷卻．
[反思評價]應在B裝置后加酒精燈點燃或用氣球回收

點評：此類題目主要對煉鐵的實驗原理、實驗現象、操作步驟、尾氣處理、裝置連接及實驗分析與評價等方面進行考查．熟練掌握該實驗的反應原理以及實驗注意事項是解決此類問題的關鍵．