Question

現(xiàn)有一包干燥的紅色粉末，它是由Cu、Fe₂O₃二種固體中的一種或兩種組成，某化學(xué)興趣小組對這包紅色粉末的組成進(jìn)行探究．請你參與并回答有關(guān)問題．
查閱資料：Cu在FeCl₃溶液中發(fā)生反應(yīng)：2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂
（1）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)為紅色粉末中只有Fe₂O₃，而乙同學(xué)認(rèn)為可能只有Fe₂O₃也可能是Cu、Fe₂O₃的混合物，你認(rèn)為________的觀點(diǎn)正確（填“甲”或“乙”）．
（2）丙同學(xué)為進(jìn)一步確定紅色粉末的組成，稱取該粉末10.0g裝入硬質(zhì)玻璃管中，按如圖在通風(fēng)櫥中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．開始時(shí)緩緩?fù)ㄈ隒O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，記錄兩組數(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37g	玻璃管和固體物質(zhì)的總質(zhì)量為34.6g
Ⅱ 組	洗氣瓶B和所盛溶液的總質(zhì)量為180.0g	洗氣瓶B和瓶中物質(zhì)的總質(zhì)量為181.1g

①由上表的數(shù)據(jù)可分析出，反應(yīng)后硬質(zhì)玻璃管及所盛固體總質(zhì)量減少的是________的質(zhì)量．實(shí)驗(yàn)中觀察到A裝置中的現(xiàn)象為________．
②應(yīng)該選擇________組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算來確定紅色粉末的組成．請你計(jì)算反應(yīng)后固體中鐵粉的質(zhì)量 （ 寫出計(jì)算過程 ）最終計(jì)算結(jié)果表明：該紅色粉末的組成是________
（3）①為了防止溶液倒吸，請判斷本實(shí)驗(yàn)停止加熱前是否需要先斷開A和B的連接處并說明理由？________．
②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)？________．

Answer 1

解：
（1）氧化鐵能與鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵，生成的氯化鐵能與銅反應(yīng)生成氯化亞鐵和氯化銅；根據(jù)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(fā)現(xiàn)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(diǎn)正確；
故答案為：乙；
（2）①氧化鐵與一氧化碳反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，由此可知：反應(yīng)后硬質(zhì)玻璃管及所盛固體總質(zhì)量減少的是氧化鐵中氧元素的質(zhì)量；由圖中數(shù)據(jù)可知，固體質(zhì)量減少，所以該固體中一定有氧化鐵，可能有銅；氧化鐵是和銅都是紅色，鐵粉是黑色；
故答案為：氧化鐵中氧元素；紅色粉末變黑；
②Ⅱ組實(shí)驗(yàn)使用的是石灰水吸收二氧化碳，吸收的可能不夠完全，因?yàn)闅溲趸�鈣是微溶于水，且是少量的，此外，空氣中的二氧化碳也會從它右邊的導(dǎo)管口進(jìn)入，從而使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，所以應(yīng)該使用Ⅰ組數(shù)據(jù)進(jìn)行確定；
反應(yīng)后固體中鐵粉的質(zhì)量是和確定固體的組成有兩種計(jì)算方法：
Ⅰ、
設(shè)粉末中氧化鐵的質(zhì)量為x
3CO+Fe₂O₃ 2Fe+3CO₂ 固體質(zhì)量減少
160 112 48
x 2.4g
=
x=8g
所以反應(yīng)后固體中鐵粉的質(zhì)量是8g-2.4g=5.6g；
粉末共有10.0g，氧化鐵4g，所以含有銅粉；
Ⅱ、
反應(yīng)后硬質(zhì)玻璃管及所盛固體總質(zhì)量減少的是氧化鐵中氧元素的質(zhì)量，設(shè)氧化鐵中鐵氧元素的質(zhì)量是y
氧化鐵中鐵元素和氧元素的質(zhì)量為：=，解得y=5.6g，反應(yīng)前后元素的質(zhì)量不變，所以反應(yīng)后固體中鐵粉的質(zhì)量是5.6g，原固體粉末中氧化鐵的質(zhì)量是2.4g+5.6g=8g；
粉末共有10.0g，氧化鐵4g，所以含有銅粉；
故填Cu、Fe₂O_3；
（3）①實(shí)驗(yàn)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；
故答案為：不需要，因?yàn)橥Ｖ辜訜岷笕岳^續(xù)通CO至玻璃管冷卻；
②CO有毒，排放到空氣中會污染大氣，應(yīng)對尾氣進(jìn)行處理，在B裝置后加酒精燈點(diǎn)燃或用氣球回收；
故答案為：一氧化碳有毒，應(yīng)在B裝置后加酒精燈點(diǎn)燃或用氣球回收．
分析：（1）根據(jù)氧化鐵與稀鹽酸可反應(yīng)及Cu在FeCl₃溶液中發(fā)生的反應(yīng)分析甲、乙判斷的正確性；
（2）①根據(jù)氧化鐵與一氧化碳的反應(yīng)原理可知，反應(yīng)后硬質(zhì)玻璃管及所盛固體總質(zhì)量減少的是氧化鐵中氧元素的質(zhì)量；并依據(jù)反應(yīng)原理及氧化鐵、鐵粉的顏色分析解答；
②Ⅱ組實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，應(yīng)該使用Ⅰ組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；然后依據(jù)元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)或根據(jù)方程式利用差量法分析反應(yīng)后固體中鐵粉的質(zhì)量和固體的組成；
（3）①依據(jù)反應(yīng)步驟可知：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，所以溶液不會倒吸，不需要先斷開A和B的連接；
②考慮到CO有毒，排放到空氣中會污染大氣，應(yīng)對尾氣進(jìn)行處理．
點(diǎn)評：本題是一道綜合性探究題，解答時(shí)熟練掌握物質(zhì)的性質(zhì)、實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)原理以及實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)是解決此類問題的關(guān)鍵，能很好的考查學(xué)生分析解決問題的能力．