Question

某化学兴趣小组有一次活动的内容是：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、Fe(OH)₃三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

（资料获悉）

（1）

（2）白色无水CuSO₄遇水变蓝

（3）Cu在FeCl₃溶液中发生反应：2FeCl₃＋Cu=2FeCl₂＋CuCl₂

（探究思路）

利用物质的性质不同设计实验加以甄别，先分别探究其中是否含有Fe(OH)₃、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其组成。（装置内空气中的水蒸气、CO₂忽略不计）

（实验探究）

（1）甲同学取适量红色粉末装入试管中，按图1进行实验。结果无水CuSO₄没有变蓝，从而排除猜想中的______。（填猜想中的序号）

（2）在甲同学实验结论的基础上，乙同学另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，溶液变色。乙同学认为可以排除猜想中的①和⑤，而丙同学认为只能排除猜想①，你认为___的观点正确（填“乙”或“丙”）。

（3）丁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，按图2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37.3 g	玻璃管和固体物质的总质量为36.1 g
Ⅱ组	洗气瓶和所盛溶液的总质量为180.0 g	洗气瓶和瓶中物质的总质量为183.1 g

（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_______________________；实验中观察到A装置中的现象为___。

（4）为了防止溶液倒吸，本实验停止加热前是否需要先断开A和B的连接处？___（填“需要”或“不需要”），理由是___。

（反思评价） 戊同学指出：从环保角度，图2装置有严重不足之处。你认为应该如何改进？___。

（拓展延伸）有同学提出丁同学上述实验中的CO还可以用H₂代替，并将图2中B装置换成盛有碱石灰(生石灰和氢氧化钠固体混合物)的干燥管，来确定该红色粉末的组成，你认为是否可行？___（填“可行”或“不可行”）

Answer

③④⑥ 丙 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） Ⅰ ⑤ 部分红色粉末变黑 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 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，或其他合理答案） 可行

【解析】

实验探究：

（1）甲同学取适量红色粉末装入试管中，按图1进行实验。结果无水CuSO4没有变蓝，说明没有水生成，而氢氧化铁受热能生成水，从而排除猜想中的③④⑥；

（2）在甲同学实验结论的基础上，乙同学另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，溶液变色。乙同学认为可以排除猜想中的①和⑤，而丙同学认为只能排除猜想①，丙同学的观点正确，因为氧化铁与酸反应溶液变色，Cu在FeCl3溶液中发生反应：2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2；

交流讨论：

（1）在装置A中先通CO气体的作用是排尽装置内的空气，防止一氧化碳和装置内的空气混合加热时发生爆炸；

（2）根据题意，装置B内只有少量澄清石灰水，不能将二氧化碳全部吸收，故第Ⅱ组数据不准确，应该选择第Ⅰ组的实验数据计算来确定红色粉末的组成。计算过程如下：固体质量的减少即为氧化铁中的氧元素的质量，根据氧元素的质量计算出氧化铁的质量，进而确定成分，最终计算结果表明：该红色粉末的组成是猜想中的第⑤组。

（3）A装置中发生反应的化学方程式为：；实验中观察到A装置中的现象为部分红色粉末变黑；

（4）为了防止溶液倒吸，本实验停止加热前不需要先断开A和B的连接处，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：

戊同学指出：从环保角度，图2装置有严重不足之处。因为一氧化碳有毒是空气污染物，故应在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）。

拓展延伸：

有同学提出丁同学上述实验中的CO还可以用H2代替，并将图2中B装置换成盛有碱石灰(生石灰和氢氧化钠固体混合物)的干燥管，来确定该红色粉末的组成，此方案是可行的，因为氢气也具有还原性，能达到预期的效果。