Question

15．三氧化二鐵和氧化亞銅是紅色粉末，常作顏料．某校一化學實驗小組通過實驗來探究一紅色粉末是Fe₂O₃、Cu₂O或二者的混合物．探究過程如下：
查閱資料知：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 l：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溶液．
（1）若假設1成立，則實驗現象是沒有紅色不溶物，滴加KSCN溶液，溶液變為紅色．
（2）若滴入 KSCN溶液后溶液不變紅色，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？不合理．筒述你的理由Cu能將Fe³⁺還原為Fe²⁺．
（3）若固體粉末完全溶解無固體存在，滴加KSCN溶液時溶液不變紅色，則證明原固體粉末是Fe₂O₃和Cu₂O的混合物，則其質量比為10：9_，寫出其中發生的氧化還原反應的離子方程式Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O、2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺．探究延伸：經實驗分析，確定紅色粉末為Fe₂O₃和Cu₂O的混合物．
（4）實驗小組欲用加熱法測定Cu₂O的質量分數．取ag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$\frac{9（b-a）}{a}$×100%．

Answer 1

分析 （1）Fe₂O₃與硫酸反應生成硫酸鐵，鐵離子遇KSCN溶液紅色；
（2）紅色粉末若是Fe₂O₃和Cu₂O的混合物，放入足量稀硫酸中會有Cu生成，Cu能將Fe³⁺還原為Fe²⁺，滴加KSCN試劑后溶液可能不變紅色；
（3）固體完全溶解，無固體存在，說明固體含有氧化鐵和氧化亞銅；反應生成的銅會和鐵離子全部反應；
（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氧氣的質量，根據質量差計算可以得出Cu₂O的質量分數．

解答 解：（1）若紅色粉末是Fe₂O₃，Fe₂O₃與硫酸反應生成硫酸鐵，沒有紅色不溶物，滴加KSCN溶液，溶液變為紅色，
故答案為：沒有紅色不溶物，滴加KSCN溶液，溶液變為紅色；
（2）紅色粉末若是Fe₂O₃和Cu₂O的混合物，放入足量稀硫酸中會有Cu生成，Cu能將Fe³⁺還原為Fe²⁺，滴加KSCN試劑后溶液可能不變紅色，所以說法不合理，
故答案為：不合理；Cu能將Fe³⁺還原為Fe²⁺；
（3）固體完全溶解，無固體存在，說明固體含有氧化鐵和氧化亞銅；反應生成的銅會和鐵離子全部反應，反應的離子方程式為：Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O、2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺；根據方程式知道：n（Fe₂O₃）：n（Cu₂O）=1：1，則質量比為：m（Fe₂O₃）：m（Cu₂O）=10：9，
故答案為：10：9；Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O、2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺；
（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+O₂═4CuO△m
288g    32g
m   （b-a）g
m=$\frac{288×（b-a）g}{32g}$=9（b-a）g，混合物中Cu₂O的質量分數為$\frac{9（b-a）}{a}$×100%，
故答案為：$\frac{9（b-a）}{a}$×100%．

點評 本題考查實驗的設計及評價，以及物質的組成的測定，難度較大，注意把握題給信息，是對所需知識的綜合考查，需要學生具有扎實的基礎與綜合運用分析能力．