Question

【題目】某化學(xué)興趣小組有一次活動(dòng)的內(nèi)容是：對(duì)一包干燥的紅色粉末組成進(jìn)行探究。請(qǐng)你參與并回答有關(guān)問題。

（教師提醒）

它由Cu 、Fe2O3、Fe(OH)3三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只有Fe(OH)3 ④是Fe2O3、Fe(OH)3的混合物

⑤是Cu 、Fe2O3的混合物 ⑥是Cu 、Fe(OH)3的混合物

（資料獲悉）

（1）

（2）白色無(wú)水CuSO4遇水變藍(lán)

（3）Cu在FeCl3溶液中發(fā)生反應(yīng)：2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2

（探究思路）

利用物質(zhì)的性質(zhì)不同設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)加以甄別，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(shí)驗(yàn)探究其組成。（裝置內(nèi)空氣中的水蒸氣、CO2忽略不計(jì)）

（實(shí)驗(yàn)探究）

（1）甲同學(xué)取適量紅色粉末裝入試管中，按圖1進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。結(jié)果無(wú)水CuSO4沒有變藍(lán)，從而排除猜想中的______。（填猜想中的序號(hào)）

（2）在甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的基礎(chǔ)上，乙同學(xué)另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，溶液變色。乙同學(xué)認(rèn)為可以排除猜想中的①和⑤，而丙同學(xué)認(rèn)為只能排除猜想①，你認(rèn)為___的觀點(diǎn)正確（填“乙”或“丙”）。

（3）丁同學(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，按圖2在通風(fēng)櫥中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。開始時(shí)緩緩?fù)ㄈ?/span>CO氣體，過一段時(shí)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37.3 g	玻璃管和固體物質(zhì)的總質(zhì)量為36.1 g
Ⅱ組	洗氣瓶和所盛溶液的總質(zhì)量為180.0 g	洗氣瓶和瓶中物質(zhì)的總質(zhì)量為183.1 g

（交流討論）

（1）在裝置A中先通CO氣體的作用是___。

（2）應(yīng)該選擇___組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算來(lái)確定紅色粉末的組成。最終計(jì)算結(jié)果表明：該紅色粉末的組成是猜想中的第___組（填序號(hào)）。

（3）寫出A裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_______________________；實(shí)驗(yàn)中觀察到A裝置中的現(xiàn)象為___。

（4）為了防止溶液倒吸，本實(shí)驗(yàn)停止加熱前是否需要先斷開A和B的連接處？___（填“需要”或“不需要”），理由是___。

（反思評(píng)價(jià)） 戊同學(xué)指出：從環(huán)保角度，圖2裝置有嚴(yán)重不足之處。你認(rèn)為應(yīng)該如何改進(jìn)？___。

（拓展延伸）有同學(xué)提出丁同學(xué)上述實(shí)驗(yàn)中的CO還可以用H2代替，并將圖2中B裝置換成盛有堿石灰(生石灰和氫氧化鈉固體混合物)的干燥管，來(lái)確定該紅色粉末的組成，你認(rèn)為是否可行？___（填“可行”或“不可行”）

Answer 1

【答案】③④⑥ 丙 排凈裝置中的空氣（或防止CO和裝置中的空氣混合受熱發(fā)生爆炸） Ⅰ ⑤ 部分紅色粉末變黑 不需要 因?yàn)橐恢蓖ㄈ?/span>CO氣體，B中溶液不會(huì)倒吸到A裝置中 在B裝置后放一燃著的酒精燈將剩余氣體燒掉（或用塑料袋等收集，或其他合理答案） 可行

【解析】

實(shí)驗(yàn)探究：

（1）甲同學(xué)取適量紅色粉末裝入試管中，按圖1進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。結(jié)果無(wú)水CuSO4沒有變藍(lán)，說(shuō)明沒有水生成，而氫氧化鐵受熱能生成水，從而排除猜想中的③④⑥；

（2）在甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的基礎(chǔ)上，乙同學(xué)另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，溶液變色。乙同學(xué)認(rèn)為可以排除猜想中的①和⑤，而丙同學(xué)認(rèn)為只能排除猜想①，丙同學(xué)的觀點(diǎn)正確，因?yàn)檠趸�鐵與酸反應(yīng)溶液變色，Cu在FeCl3溶液中發(fā)生反應(yīng)：2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2；

交流討論：

（1）在裝置A中先通CO氣體的作用是排盡裝置內(nèi)的空氣，防止一氧化碳和裝置內(nèi)的空氣混合加熱時(shí)發(fā)生爆炸；

（2）根據(jù)題意，裝置B內(nèi)只有少量澄清石灰水，不能將二氧化碳全部吸收，故第Ⅱ組數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，應(yīng)該選擇第Ⅰ組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算來(lái)確定紅色粉末的組成。計(jì)算過程如下：固體質(zhì)量的減少即為氧化鐵中的氧元素的質(zhì)量，根據(jù)氧元素的質(zhì)量計(jì)算出氧化鐵的質(zhì)量，進(jìn)而確定成分，最終計(jì)算結(jié)果表明：該紅色粉末的組成是猜想中的第⑤組。

（3）A裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：；實(shí)驗(yàn)中觀察到A裝置中的現(xiàn)象為部分紅色粉末變黑；

（4）為了防止溶液倒吸，本實(shí)驗(yàn)停止加熱前不需要先斷開A和B的連接處，因?yàn)橐恢蓖ㄈ?/span>CO氣體，B中溶液不會(huì)倒吸到A裝置中。

反思評(píng)價(jià)：

戊同學(xué)指出：從環(huán)保角度，圖2裝置有嚴(yán)重不足之處。因?yàn)橐谎趸�碳有毒是空氣污染物，故�?yīng)在B裝置后放一燃著的酒精燈將剩余氣體燒掉（或用塑料袋等收集）。

拓展延伸：

有同學(xué)提出丁同學(xué)上述實(shí)驗(yàn)中的CO還可以用H2代替，并將圖2中B裝置換成盛有堿石灰(生石灰和氫氧化鈉固體混合物)的干燥管，來(lái)確定該紅色粉末的組成，此方案是可行的，因?yàn)闅錃庖簿哂羞�原性，能達(dá)到預(yù)期的效果。