Question

黃銅礦（CuFeS₂） 是煉鋼和煉銅的主要原料，在高溫下灼燒生成三氧化二鐵和氧化亞銅．三氧化二鐵和氧化亞銅都是紅色粉末，常用作顏料．某學(xué)校化學(xué)興趣小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究-紅色粉末是Fe₂O₃、Cu₂O或兩者的混合物，探究過(guò)程如下：
[查閱資料]Cu₂O溶于稀硫酸生成Cu和CuSO₄，在空氣中加熱生成CuO．
[提出假設(shè)]假設(shè)1：紅色粉末是Fe₂O₃．
假設(shè)2：紅色粉末是Cu₂O．
假設(shè)3：紅色粉末是Fe₂O₃和Cu₂O的混合物．
[提出探究實(shí)驗(yàn)]取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中再滴加KSCN試劑．
（1）若假設(shè)1成立，則實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是

 

．
（2）滴加KSCN試劑后溶液不變紅色，某同學(xué)認(rèn)為原固體粉末中一定不含三氧化二鐵，你認(rèn)為這種說(shuō)法合理嗎？

 

．簡(jiǎn)述你的理由（不需要寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式）

 

．
（3）若固體粉末完全溶液無(wú)固體存在，滴加KSCN試劑時(shí)溶液不變紅色，則證明原固體粉末是

 

，寫出發(fā)生的氧化還原反應(yīng)的離子方程式：

 

．
[探究延伸]（4）經(jīng)試驗(yàn)分析，確定紅色粉末為Fe₂O₃和Cu₂O的混合物．實(shí)驗(yàn)小組稱取3.04g該紅色粉末，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．經(jīng)查資料得知，在溶液中通過(guò)調(diào)節(jié)溶液的酸堿性而使Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺分別生成沉淀的pH如下：

物質(zhì)	Cu（OH）2	Fe（OH）2	Fe（OH）3
開(kāi)始沉淀時(shí)的pH	6.0	7.5	1.4
沉淀完全時(shí)的pH	13	14	3.7

步驟Ⅰ：將3.04g紅色粉末溶于足量稀硫酸中，再加入足量H₂O₂溶液，振蕩，得澄清透明溶液X．
步驟Ⅱ：在溶液X中加入適量Cu（OH）₂粉末，調(diào)節(jié)溶液pH=4.0，過(guò)濾，得紅褐色沉淀Y和濾液Z．
步驟Ⅲ：將沉淀Y充分灼燒，得1.6g紅色固體M．
步驟Ⅳ：將濾液Z蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾，得6.0gCuSO₄?5H₂O晶體．
①沉淀Y的化學(xué)式為

 

．
②步驟Ⅳ中不需要用到的實(shí)驗(yàn)儀器

 

．
a．燒杯b．玻璃棒c．分液漏斗d．酒精燈e．鐵架臺(tái)（帶鐵圈）f．托盤天平g．量筒h．蒸發(fā)皿i．容量瓶．
③紅色粉末樣品中Cu₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量

專題：

分析：氧化亞銅為金屬氧化物，溶于酸生成鹽和水；
（1）依據(jù)假設(shè)1為氧化鐵和實(shí)驗(yàn)過(guò)程分析，固體溶解后生成硫酸鐵，遇到硫氰化鉀會(huì)發(fā)生反應(yīng)生成血紅色溶液；
（2）滴加KSCN試劑后溶液不變紅色，說(shuō)明溶液中無(wú)鐵離子，可能是氧化亞銅在酸中發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氧化銅和銅，生成的銅能把鐵離子還原為亞鐵離子，使溶液遇到硫氰化鉀不變紅色；
（3）固體完全溶解，無(wú)固體存在，說(shuō)明固體含有氧化鐵和氧化亞銅；反應(yīng)生成的銅會(huì)和鐵離子全部反應(yīng)；
（4）①紅色粉末為Fe₂O₃和Cu₂O的混合物溶于硫酸后氧化亞銅反應(yīng)生成的銅和還原鐵離子為亞鐵離子，加入氧化劑過(guò)氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子全部沉淀；推斷為Y氫氧化鐵沉淀，將沉淀Y充分灼燒，得1.6g紅色固體M為Fe₂O₃，步驟Ⅳ：將濾液Z蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾，得6.0gCuSO₄?5H₂O晶體，是溶液中得到溶質(zhì)結(jié)晶水合物；是通過(guò)蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶，過(guò)濾洗滌干燥得到晶體，結(jié)合鐵元素守恒計(jì)算氧化鐵質(zhì)量得到氧化亞銅質(zhì)量計(jì)算質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

解答： 解：（1）取少量粉末放入足量稀硫酸中．在所得溶液中再滴加KSCN試劑，若假設(shè)1成立，紅色粉末是Fe₂O₃，則實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是固體完全溶解，溶液呈血紅色，
故答案為：固體完全溶解，溶液呈血紅色；
（2）滴加KSCN試劑后溶液不變紅色，說(shuō)明溶液中無(wú)鐵離子，可能是氧化亞銅在酸中發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氧化銅和銅，生成的銅能把鐵離子還原為亞鐵離子，使溶液遇到硫氰酸鉀不變紅色，所以滴加KSCN試劑后溶液不變紅色，不能說(shuō)明原混合物不含氧化鐵，
故答案為：不合理；當(dāng)原固體粉末為Fe₂O₃和Cu₂O的混合物時(shí)，加入稀H₂SO₄后產(chǎn)生的Fe³⁺與Cu反應(yīng)生成Fe²⁺，滴加KSCN溶液后也可能不變紅色；
（3）固體完全溶解，無(wú)固體存在，說(shuō)明固體含有氧化鐵和氧化亞銅；反應(yīng)生成的銅會(huì)和鐵離子全部反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為：Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O、2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺；
故答案為：Fe₂O₃和Cu₂O；Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O、2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺；
（4）①紅色粉末為Fe₂O₃和Cu₂O的混合物溶于硫酸后，氧化亞銅反應(yīng)生成的銅會(huì)還原鐵離子為亞鐵離子，加入氧化劑過(guò)氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，過(guò)程分析判斷固體Y為氫氧化鐵沉淀；調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子全部沉淀，為不引入雜質(zhì)需要加入氧化銅或堿式碳酸銅調(diào)節(jié)溶液PH；
故答案為：Fe（OH）₃；
②步驟Ⅳ是溶液中得到溶質(zhì)結(jié)晶水合物；是通過(guò)蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶，過(guò)濾洗滌干燥得到晶體，需要用到儀器有：a．燒杯，b．玻璃棒，d．酒精燈，e．鐵架臺(tái)（帶鐵圈），f．托盤天平，h．蒸發(fā)皿；
步驟Ⅳ中不需要用到的實(shí)驗(yàn)儀器：c．分液漏斗，g．量筒，i．容量瓶；
故答案為：cgi；
③經(jīng)試驗(yàn)分析，確定紅色粉末為Fe₂O₃和Cu₂O的混合物，
步驟Ⅰ：將3.04g紅色粉末溶于足量稀硫酸中，再加入足量H₂O₂溶液，氧化亞鐵離子為鐵離子，振蕩，得澄清透明溶液X．
步驟Ⅱ：在溶液X中加入適量Cu（OH）₂粉末，調(diào)節(jié)溶液pH=4.0，過(guò)濾，得紅褐色沉淀Y為氫氧化鐵和濾液Z為硫酸銅溶液．
步驟Ⅲ：將沉淀Y充分灼燒，得1.6g紅色固體M為Fe₂O₃，物質(zhì)的量=

1.6g

160g/mol

=0.01mol
步驟Ⅳ：將濾液Z蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾，得6.0gCuSO₄?5H₂O晶體，物質(zhì)的量=

6.0g

250g/mol

=0.024mol．
紅色粉末樣品中Cu₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

3.04g-1.6g

3.04g

×100%=47.4%，
故答案為：47.4%．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)組成和性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)分析，物質(zhì)的性質(zhì)和轉(zhuǎn)化關(guān)系，掌握基礎(chǔ)，細(xì)心審題是解題關(guān)鍵，題目難度中等．