Question

【題目】三氧化二鐵和氧化亞銅都是紅色粉末，常用作顏料。某校一化學實驗小組通過實驗來探究一紅色粉末是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， 在空氣中加熱生成CuO

提出假設： 假設1：紅色粉末是Fe2O3 假設2：紅色粉末是Cu2O

假設3：紅色粉末是Fe2O3和Cu2O的混合物

設計探究實驗： 取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中再滴加 KSCN試劑。

(1)若假設1成立，則實驗現象是_______________。

(2)若滴加 KSCN 試劑后溶液不變紅色，則證明原固體粉末中一定不含三氧化二鐵。你認為這種說法合理嗎？__________簡述你的理由(不需寫出反應的方程式)____________。

(3)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，則證明原固體粉末是__________，寫出發生反應的離子方程式______、__________、______________。

探究延伸：

(4)如果經實驗分析，確定紅色粉末為Fe2O3和Cu2O的混合物。某實驗小組欲用加熱法測定Cu2O的質量分數。取a g固體粉末在空氣中充分加熱，待質量不再變化時，稱其質量為bg(b > a)，則混合物中Cu2O的質量分數為__________。

Answer 1

【答案】固體溶解，溶液變為紅色 不合理 Cu能將Fe3＋還原為Fe2＋ Fe2O3和Cu2O的混合物 Fe2O3+6H＋=2Fe3＋+3H2O ； Cu2O+2H＋=Cu+Cu2＋+H2O 2 Fe3＋+Cu=2Fe2＋+Cu2＋ ×100%

【解析】

(1)Fe3+遇到KSCN溶液呈紅色；

(2)Cu2O遇到酸生成Cu和硫酸銅，Cu與Fe3+反應會生成Fe2+，溶液中無Fe3+，因此溶液不會變紅；

(3) Fe2O3、Cu2O與硫酸反應，反應產生的銅不溶于稀硫酸，Cu單質與Fe3+反應，被鐵離子氧化；

(4)依據題意，能發生反應的物質為Cu2O，最后變成CuO，增加的質量就是反應的O2的質量，根據質量差計算可以得出Cu2O的質量分數。

(1)若假設1成立，金屬氧化物Fe2O3與稀硫酸反應：Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2↑，反應產生的Fe2(SO4)3與KSCN溶液反應：Fe2(SO4)3+6KSCN=3K2SO4+2Fe(SCN)3，因此看到的現象是固體溶解，溶液變為血紅色；

(2)Fe2O3與稀硫酸反應：Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2↑，由資料知Cu2O溶于稀硫酸生成Cu和CuSO4，Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O，銅為紅色固體不溶水，Cu與第一個反應產生的Fe2(SO4)3發生反應：Fe2(SO4)3+Cu=2FeSO4+CuSO4，也會導致溶液中無Fe3+存在，溶液中無Fe3+所以滴加KSCN試劑也不變紅，因此不能根據滴加 KSCN 試劑后溶液不變紅色，就判斷證明原固體粉末中一定不含Fe2O3；

(3)因為Cu2O溶于硫酸生成Cu和CuSO4，而H2SO4不能溶解Cu，所以混合物中必須有Fe2O3存在，使其生成的Fe3+溶解產生的Cu，若固體全部溶解，則一定存在Fe2O3和Cu2O，涉及的反應有Fe2O3+6H＋=2Fe3＋+3H2O、Cu2O+2H＋=Cu+Cu2＋+H2O、2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+；

(4)依據題意，固體粉末在空氣中充分加熱時能發生反應的物質為Cu2O，最后變成CuO，增加的質量就是反應的氧氣的質量，根據質量差計算可以得出Cu2O的質量分數．

設樣品中氧化亞銅的質量為m，

2Cu2O+O24CuO 固體增加質量△m

288g 32g

m (b-a)g

m==9(b-a)g，則混合物中Cu2O的質量分數為 ×100%=×100%。