Question

某化学兴趣小组对一包干燥的红色粉末组成进行探究．请你参与并回答有关问题．
【教师提醒】它由Cu、Fe₂O₃二种固体中的一种或两种组成．
【提出猜想】红色粉末可能的组成有：①只有Cu；②只有______；③是Cu、Fe₂O₃的混合物
【资料获悉】Cu在FeCl₃溶液中发生反应：2FeCl₃+Cu═2FeCl₂+CuCl₂
【实验探究】
（1）甲同学取少量红色粉末于试管中，滴加足量稀盐酸，振荡后观察，发现固体全部溶解．甲同学认为可以排除猜想中的①和③，而乙同学认为只能排除猜想①，你认为______的观点正确（填“甲”或“乙”）．
（2）丙同学为进一步确定红色粉末的组成，称取该粉末5.0g装入硬质玻璃管中，按右图在通风橱中进行实验．开始时缓缓通入CO气体，过一段时间后再加热使其充分反应．待反应完全后，停止加热，仍继续通CO气体直至玻璃管冷却．反应前后称量相关装置和物质的总质量，其数据如下表：

	反应前	反应后
Ⅰ组	玻璃管和红色粉末的总质量为37.3g	玻璃管和固体物质的总质量为36.1g
Ⅱ组	洗气瓶和所盛溶液的总质量为180.0g	洗气瓶和瓶中物质的总质量为183.1g

【交流讨论】
（1）在装置A中先通CO气体的作用是______．
（2）应该选择______组的实验数据计算来确定红色粉末的组成．最终计算结果表明：该红色粉末的组成是猜想中的第______组（填序号）．
（3）写出A装置中发生反应的化学方程式______ 2Fe+3CO₂

Answer

本题是一道综合性探究题，利用物质的性质不同设计实验加以甄别，来探究红色粉末的组成，先分别探究其中是否含有
Fe2O3、Cu等，逐步缩小范围，然后再选择适当的试剂和方法通过实验探究确定其组成．
【提出猜想】单独的氧化铁也是红色固体．
（1）根据【资料获悉】和探究（1）可排除猜想中的①，故红色粉末可能是Fe2O3  或Cu、Fe2O3的混合物．
（2）探究（3）利用了一氧化碳的还原性和定量实验来确定是否有铜．
【交流讨论】
（1）探究要考虑到CO具有可燃性，与玻璃管中的空气混合受热会发生爆炸，因此，应先通CO排尽玻璃管中的空气，然后再加热．
（2）利用I组数据计算出固体的氧化铁质量，与与混合物质量对比即可确定成分；
（3）氧化铁被还原出的铁粉呈黑色．
（4）一氧化碳一直向里通入，不会产生倒吸现象．
【反思评价】由于一氧化碳有毒，排放到空气中会污染空气，因此要进行尾气处理．
【解析】
【提出猜想】由于氧化铜氧化铁均是红色固体，所以红色粉末可能的组成有：①只有Cu；②只有 Fe2O3；
③是Cu、Fe2O3的混合物
故答案为：Fe2O3
（2）根据资料：Cu在FeCl3溶液中发生反应：2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2 ；取红色粉末于试管中，滴加足量稀盐酸，振荡后观察，发现固体全部溶解，溶液变色，可推断排除猜想中的①，故红色粉末可能是Fe2O3  或Cu、Fe2O3的混合物；
所以说乙同学的观点正确；
故答案为：乙
【交流讨论】
（1）根据CO具有可燃性，与玻璃管中的空气混合受热会发生爆炸，因此，应先通CO排尽玻璃管中的空气，然后再加热．所以在装置A中先通CO气体的作用是：排净装置中的空气（或防止CO和装置中的空气混合受热发生爆炸）；
故答案为：排净装置中的空气（或防止CO和装置中的空气混合受热发生爆炸）；
（2）第Ⅱ组数据，不能证明二氧化碳完全反应（石灰水少量）；应该选择Ⅰ组的实验数据计算来确定红色粉末的组成．
设粉末中氧化铁的质量为x
3CO+Fe2O32Fe+3CO2 固体△m
160            112      48
x                      1.2g
=，x=4g
粉末共有5g，氧化铁4g，所以含有铜粉；
故答案为：Ⅰ；③；
（3）A装置中发生反应的化学方程式为：3CO+Fe2O32Fe+3CO2；红色粉末是Cu、Fe2O3的混合物，因此实验中观察到A装置中的现象为：部分红色粉末变黑；
故答案为：3CO+Fe2O32Fe+3CO2；部分红色粉末变黑；
（4）因为在反应中一直通入CO气体直至冷却，B中溶液不会倒吸到A装置中．
故答案为：不需要；因为一直通入CO气体，B中溶液不会倒吸到A装置中；
【反思评价】
此反应应考虑到CO有毒，排放到空气中会污染大气，显然，该装置没有对尾气进行处理；所以图装置有严重不足之处．改进方法为：在B装置后放一燃着的酒精灯将剩余气体烧掉（或用塑料袋等收集）；
故答案为：在B装置后放一燃着的酒精灯将剩余气体烧掉（或用塑料袋等收集）；