Question

某化學興趣小組同學在實驗室找到一包“神秘的紅色粉末”，老師提示說該紅色粉末由Cu、Fe₂O₃二種固體中的一種或兩種組成．該小組同學在教師指導下探究其組成．請你參與探究過程并回答有關問題．
【猜想】紅色粉末可能的組成有：①只有Cu；②只有

 

；③是Cu、Fe₂O₃的混合物
【查閱資料】Cu在FeCl₃溶液中發生反應：2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂
【探究過程】
（1）甲同學說如果結論是猜想①，粉末在空氣中加熱后顏色應變為

 

色．如果結論為猜想②，粉末應能與稀鹽酸發生反應，反應方程式為

 

．
（2）乙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．乙同學認為可以排除猜想中的①和③，而丙同學認為只能排除猜想①，你認為

 

的觀點正確（填“乙”或“丙”）．
（3）丁同學為進一步確定紅色粉末的組成，取該粉末適量裝入硬質玻璃管中，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．觀察發現 玻璃管中紅色粉末部分變黑，取反應后粉末少量加入足量的稀鹽酸，發現有

 

產生，并且有

 

色粉末剩余．
【交流討論】
①在裝置A中先通CO氣體的作用是

 

．
②則A中發生反應的化學方程式為

 

．
③戊同學指出：丁同學所用裝置雖能完成實驗，但明顯存在缺點，理由是

 

．

Answer 1

考點：實驗探究物質的組成成分以及含量,一氧化碳的化學性質,酸的化學性質,書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式

專題：科學探究

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]
（1）考慮銅與氧氣反應生成氧化銅，氧化鐵與稀鹽酸反應進行回答；
（2）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）．故推測丙觀點正確．
（3）考慮鐵和稀鹽酸的反應，銅與鹽酸不反應；
[交流討論]
①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．
②寫出A裝置中發生反應的化學方程式；
③一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]
（1）甲同學說如果結論是猜想①，因為銅與氧氣反應生成氧化銅，所以粉末在空氣中加熱后顏色應變為黑色．如果結論為猜想②，因為氧化鐵與稀鹽酸反應，所以粉末應能與稀鹽酸發生反應，反應的化學方程式為為Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O．
（2）乙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．乙同學認為可以排除猜想中的①和③，而丙同學認為只能排除猜想①，根據“【查閱資料】Cu在FeCl₃溶液中發生反應：2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂”，故丙的觀點正確．
（3）丁同學為進一步確定紅色粉末的組成，取該粉末適量裝入硬質玻璃管中，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．觀察發現玻璃管中紅色粉末部分變黑，取反應后粉末少量加入足量的稀鹽酸，發現有氣泡產生，并且有紅色粉末剩余．則說明是Cu、Fe₂O₃的混合物；
[交流討論]
①因為一氧化碳為可燃性氣體，不純則可能會爆炸，所以在裝置A中先通CO氣體的作用是排凈裝置中的空氣．
②則A中發生反應為一氧化碳與氧化鐵的反應，故其化學方程式為3CO+Fe₂O₃ 

高溫  .

2Fe+3CO₂．
③戊同學指出：丁同學所用裝置雖能完成實驗，但明顯存在缺點，理由是一氧化碳有毒，需要進行尾氣處理．B裝置后沒有連接尾氣處理裝置，加酒精燈點燃或用氣球回收．
故答案為：
【猜想】只有Fe₂O₃
【探究過程】（1）黑；Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O； （2）丙； （3）氣泡； 紅
【交流討論】①排凈裝置中的空氣（或防止CO和裝置中的空氣混合受熱發生爆炸）；Fe₂O₃+3CO

高溫  .

2Fe+3CO₂
③沒有連接尾氣處理裝置（或實驗中尾氣沒有處理，或實驗中有CO放出污染空氣）

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．