Question

16．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、Fe₂0₃二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Fe₂0₃；③是Cu、Fe₂0₃的
混合物
資料獲悉：Cu在FeCl₃溶液中發生反應：2FeCl₃+Cu═2FeCl₂+CuCl₂
實驗探究
（1）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”）．
（2）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，按如圖在通風櫥中進行實驗．開始時緩緩通入C0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C0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	冼氣瓶和瓶中物質的總質量為183.1g

交流討論
①在裝置A中先通C0氣體的作用是趕出玻璃管中的空氣．
②應該選擇I組的實驗數據計冀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）．
③寫出A裝置中發生反應的化學方程式Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；實驗中觀察到A裝置中的現象為固體中有部分由紅色變黑色．
反思評價：丁同學指出：從環保角度，如圖裝置有嚴重不足之處．你認為應該如何改進？B裝置的導管口放一燃燒著的酒精燈．

Answer 1

分析 （1）根據氧化鐵與稀鹽酸可反應及Cu在FeCl₃溶液中發生的反應分析甲、乙判斷的正確性；
（2）①根據一氧化碳與空氣混合加熱可能會發生爆炸，在裝置A中先通C0氣體的作用是趕出玻璃管中的空氣進行解答；
②根據氧化鐵與一氧化碳的反應原理可知，反應后硬質玻璃管及所盛固體總質量減少的是氧化鐵中氧元素的質量；Ⅱ組實驗使用的是石灰水吸收二氧化碳，吸收的可能不夠完全從而使實驗數據不準確，應該使用Ⅰ組數據進行分析；然后依據元素的質量分數或根據方程式利用差量法分析反應后固體中鐵粉的質量和固體的組成；
③依據反應原理及氧化鐵、鐵粉的顏色分析解答；
反思評價：考慮到CO有毒，排放到空氣中會污染大氣，應對尾氣進行處理．

解答 解：
（1）氧化鐵能與鹽酸反應生成氯化鐵，生成的氯化鐵能與銅反應生成氯化亞鐵和氯化銅；根據題意：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，所以既有可能全部是氧化鐵，也可能是氧化鐵和銅的混合物，乙的觀點正確；
（2）①一氧化碳與空氣混合加熱可能會發生爆炸，在裝置A中先通C0氣體的作用是趕出玻璃管中的空氣；
②氧化鐵與一氧化碳反應生成鐵和二氧化碳，由此可知：反應后硬質玻璃管及所盛固體總質量減少的是氧化鐵中氧元素的質量；由圖中數據可知，固體質量減少，所以該固體中一定有氧化鐵，可能有銅；Ⅱ組實驗使用的是石灰水吸收二氧化碳，吸收的可能不夠完全從而使實驗數據不準確，所以應該使用Ⅰ組數據進行確定；
設粉末中氧化鐵的質量為x
3CO+Fe₂O₃  $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂   固體質量減少
    160           112            48
     x                          1.2g
$\frac{160}{x}$=$\frac{48}{1.2g}$
   x=4g
粉末共有5.0g，其中氧化鐵4g，所以含有銅粉；
③一氧化碳在高溫條件下和氧化鐵反應生成鐵和二氧化碳，反應的化學方程式為：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；氧化鐵是和銅都是紅色，鐵粉是黑色，所以實驗中觀察到A裝置中的現象為固體中有部分由紅色變黑色；
反思評價：CO有毒，排放到空氣中會污染大氣，應對尾氣進行處理，在B裝置后加酒精燈點燃或用氣球回收；
故答案為：（1）乙；
（2）①趕出玻璃管中的空氣；   ②I； ③；③Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；固體中有部分由紅色變黑色；
 反思評價：B裝置的導管口放一燃燒著的酒精燈．

點評 本題是一道綜合性探究題，解答時熟練掌握物質的性質、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，能很好的考查學生分析解決問題的能力．