Question

15．某化學(xué)興趣小組有一次活動(dòng)的內(nèi)容是對(duì)一包干燥的紅色粉末進(jìn)行探究．請(qǐng)你參與并回答有關(guān)問(wèn)題．
【教師提醒】
（1）它由Cu、Fe₂O₃、Fe（OH）₃三種固體中的一種或兩種組成．
（2）Fe（OH）₃為暗紅色粉末．
【提出猜想】
紅色粉末可能的組成有：
①只有Cu                     ②只有Fe₂O₃
③只有Fe（OH）₃  ④是Fe₂O₃、Fe（OH）₃的混合物
⑤是Cu、Fe₂O₃的混合物         ⑥是Cu、Fe（OH）₃的混合物
【資料獲悉】
（1）2Fe（OH）₃$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$Fe₂O₃+3H₂O
（2）白色無(wú)水CuSO₄遇水變藍(lán)
（3）Cu在FeCl₃溶液中發(fā)生反應(yīng)：2FeCl₃+Cu═2FeCl₂+CuCl₂
【實(shí)驗(yàn)探究】
（1）甲同學(xué)取適量紅色粉末裝入試管中，按圖（1）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．結(jié)果無(wú)水CuSO₄沒(méi)有變藍(lán)，從而排除猜想中的③④⑥（填猜想中的序號(hào)）．理由是氫氧化鐵能分解生成水．

（2）在甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的基礎(chǔ)上，乙同學(xué)另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，溶液變色．乙同學(xué)認(rèn)為可以排除猜想中的①和⑤，而丙同學(xué)認(rèn)為只能排除猜想①，你認(rèn)為丙的觀點(diǎn)正確（填“乙”或“丙”）．解釋另一個(gè)同學(xué)不正確的原因：氧化鐵和鹽酸反應(yīng)會(huì)生成氯化鐵，氯化鐵會(huì)與銅反應(yīng)．
（3）丁同學(xué)為進(jìn)一步確定紅色粉末的組成，稱取該粉末5.0g裝入硬質(zhì)玻璃管中，按圖（2）在通風(fēng)櫥中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．開(kāi)始時(shí)緩緩?fù)ㄈ隒O氣體，過(guò)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，其數(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37.3g	玻璃管和固體物質(zhì)的總質(zhì)量為36.1g
II組	洗氣瓶和所盛溶液的總質(zhì)量為180.0g	洗氣瓶和瓶中的物質(zhì)總質(zhì)量為183.1g

【交流討論】
（1）在裝置A中先通CO氣體的作用是排凈裝置中的空氣．
（2）應(yīng)該選擇I組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算來(lái)確定紅色粉末的組成．最終計(jì)算結(jié)果表明：該紅色粉末的組成是猜想中的第⑤組（填序號(hào)）．
（3）寫出A裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：3CO+Fe₂O₃ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；實(shí)驗(yàn)中觀察到A裝置中的現(xiàn)象為部分紅色粉末變黑．
（4）為了防止溶液倒吸，本實(shí)驗(yàn)停止加熱前是否需要先斷開(kāi)A和B的連接處？不需要（填“需要”或“不需要”），理由是因?yàn)橐恢蓖ㄈ隒O氣體，B中溶液不會(huì)倒吸到A裝置中．
【拓展延伸】
有同學(xué)提出丁同學(xué)上述實(shí)驗(yàn)中的CO還可以用H₂代替，并將圖（2）中B裝置換成盛有堿石灰（生石灰和氫氧化鈉固體混合物）的干燥管，來(lái)確定該紅色粉末的組成，你認(rèn)為是否可行？可行（填“可行”或“不可行”）．
【反思評(píng)價(jià)】
（1）戊同學(xué)指出：從環(huán)保角度，圖（2）裝置有嚴(yán)重不足之處．你認(rèn)為應(yīng)該如何改進(jìn)？在B裝置后放一燃著的酒精燈．
（2）請(qǐng)你說(shuō)出不選用另一組數(shù)據(jù)計(jì)算，來(lái)確定紅色粉末組成的原因：鐵離子在溶液中顯黃色，銅離子在溶液中顯藍(lán)色，亞鐵離子在溶液中顯淺綠色，依據(jù)溶液的顏色也可以判斷．

Answer 1

分析 根據(jù)氫氧化鐵受熱能分解生成水，可以通過(guò)無(wú)水硫酸銅粉末顏色的變化進(jìn)行確定，銅不與鹽酸反應(yīng)卻能與氯化鐵反應(yīng)，一氧化碳是可燃性氣體，不純遇熱可能會(huì)發(fā)生爆炸現(xiàn)象，此氣體有毒，實(shí)驗(yàn)中必須進(jìn)行尾氣處理，能還原氧化鐵生成黑色的鐵粉和二氧化碳，定量研究混合物的組成必須保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性等知識(shí)進(jìn)行分析．

解答 解：【實(shí)驗(yàn)探究】（1）無(wú)水CuSO₄沒(méi)有變藍(lán)，說(shuō)明沒(méi)有水生成，而氫氧化鐵能分解生成水，所以不可能含有氫氧化鐵，所以排除的猜想為：③④⑥；
（2）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，溶液變色，而銅不能與鹽酸反應(yīng)，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，所以不能只含有銅，丙的觀點(diǎn)正確；
【交流討論】（1）一氧化碳屬于可燃性氣體，不純遇熱可能發(fā)生爆炸，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）Ⅱ組實(shí)驗(yàn)使用的是石灰水吸收二氧化碳，吸收的不夠完全使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，應(yīng)該使用Ⅰ組數(shù)據(jù)進(jìn)行確定，
設(shè)粉末中氧化鐵的質(zhì)量為x
3CO+Fe₂O₃ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂ 固體△m
160 112                   48
x                         1.2g
$\frac{160}{48}=\frac{x}{1.2g}$ 解得：x=4g
粉末共有5g，氧化鐵4g，所以含有銅粉，所以本題答案為：Ⅰ，⑤；
（3）氧化鐵能與一氧化碳反應(yīng)生成黑色的鐵粉，而銅不與一氧化碳反應(yīng)，所以本題答案為：3CO+Fe₂O₃ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，部分紅色粉末變黑；
（4）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(huì)出現(xiàn)倒吸現(xiàn)象，所以本題答案為：不需要，因?yàn)橐恢蓖ㄈ隒O氣體，B中溶液不會(huì)倒吸到A裝置中；
【拓展延伸】氫氣具有還原性，能代替一氧化碳來(lái)還原氧化鐵，生成的水能被堿石灰充分吸收，所以本題答案為：可行．
【反思評(píng)價(jià)】一氧化碳有毒，需要進(jìn)行尾氣處理，所以本題答案為：在B裝置后放一燃著的酒精燈；
不選用另一組數(shù)據(jù)計(jì)算，來(lái)確定紅色粉末組成的原因：鐵離子在溶液中顯黃色，銅離子在溶液中顯藍(lán)色，亞鐵離子在溶液中顯淺綠色，依據(jù)溶液的顏色也可以判斷．
故答案為：【實(shí)驗(yàn)探究】（1）③④⑥，氫氧化鐵能分解生成水；
（2）丙，氧化鐵和鹽酸反應(yīng)會(huì)生成氯化鐵，氯化鐵會(huì)與銅反應(yīng)；
【交流討論】（1）排凈裝置中的空氣；
（2）Ⅰ，⑤；
（3）3CO+Fe₂O₃ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，部分紅色粉末變黑；
（4）不需要，因?yàn)橐恢蓖ㄈ隒O氣體，B中溶液不會(huì)倒吸到A裝置中；
【拓展延伸】可行；
【反思評(píng)價(jià)】在B裝置后放一燃著的酒精燈；
鐵離子在溶液中顯黃色，銅離子在溶液中顯藍(lán)色，亞鐵離子在溶液中顯淺綠色，依據(jù)溶液的顏色也可以判斷．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了混合粉末組成的測(cè)定，完成此題，可以依據(jù)題干提供的信息結(jié)合已有的知識(shí)進(jìn)行．