Question

某红色固体粉末样品可能含有Fe₂O₃和Cu₂O中的一种或两种，某校化学自主探究实验小组拟对其组成进行探究，查阅资料：Cu₂O在酸性溶液中会发生反应：Cu₂O+2H⁺＝Cu+Cu²⁺+H₂O。

实验探究一：学生甲利用如图所示装置进行实验，称量反应前后装置C中样品的质量，以确定样品的组成．回答下列问题：

（1）仪器组装完成后，夹好止水夹，__________________，则说明装置A的气密性良好。

（2）从下列实验步骤中，选择正确的操作顺序：_____________________（填序号）。

①打开止水夹    ②熄灭C处的酒精喷灯 ③C处冷却至室温后，关闭止水夹

④点燃C处的酒精喷灯  ⑤收集氢气并验纯

实验探究二：

（3）学生乙取少量样品于烧杯中，加入过量稀硫酸，并作出如下假设和判断，结论正确的是________。

A．若固体全部溶解，说明样品中一定含有Fe₂O₃，一定不含有Cu₂O

B．若固体部分溶解，说明样品中一定含有Cu₂O，一定不含有Fe₂O₃

C．若固体全部溶解，再滴加KSCN溶液，溶液不变红色，说明样品一定含有Fe₂O₃和Cu₂O

另取少量样品于试管中，加入适量的浓硝酸，产生红棕色气体证明样品中一定含有________，写出产生上述气体的化学方程式_______________________。

实验探究三：

（4）学生丙取一定量样品于烧杯中，加入足量的稀硫酸，反应后经过滤得到固体3.2g，测得滤液中Fe²⁺有1.0 mol，则样品中n(Cu₂O)＝_______________mol。

Answer

（1）向装置A中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液注，过一段时间若液柱高度保持不变（2分）

（2）①⑤④②③（2分） （3）C（2分） Cu2O （2分）

Cu2O+6HNO3（浓）＝2Cu(NO3)2+2NO2↑+3H2O；（2分） （4）0.55 （2分）

【解析】

试题分析：（1）仪器组装完成后，夹好止水夹，在长颈漏斗中加水形成一段水柱，且不发生变化证明气密性完好，向装置A中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液注，过一段时间若液柱高度保持不变，则说明装置A的气密性良好。

（2）氢气混有空气加热发生爆炸，所以开始先通氢气，打开止水夹生成氢气，通过后续装置充满氢气，目的是排出装置中的空气，检验最后U型管出来的气体氢气纯度，气体纯净后再点燃C处的酒精喷灯，反应完成后先撤酒精灯，玻璃管冷却再停氢气，然后熄灭C处的酒精喷灯，待C处冷却至室温后，关闭止水夹，防止生成的铜被空气中氧气氧化，正确的存在顺序为：①⑤④②③；

（3）学生乙取少量样品于烧杯中，加入过量稀硫酸，并作出如下假设和判断，结论正确的是________。

A．若固体全部溶解，说明样品中一定含有Fe2O3，由于铁离子能氧化金属铜，所以不一定不含有Cu2O，A错误；B．若固体部分溶解，说明样品中一定含有Cu2O，由于铁离子能氧化金属铜，所以不一定不含有Fe2O3，B错误；C．若固体全部溶解，再滴加KSCN溶液，溶液不变红色，即不存在亚铁离子，由于铁离子能氧化金属铜，所以说明样品一定含有Fe2O3和Cu2O，C正确；

另取少量样品于试管中，加入适量的浓硝酸，产生红棕色气体，这说明硝酸被还原，因此证明样品中一定含有Cu2O，产生上述气体的化学方程式为Cu2O+6HNO3（浓）＝2Cu(NO3)2+2NO2↑+3H2O。

（4）2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+，Cu2O+2H+═Cu+Cu2++H2O，固体为铜，铁离子全部反应生成亚铁离子，生成1.0molFe2+，消耗Cu 0.5mol，剩余Cu物质的量=3.2g÷64g/mol＝0.05mol，原样品中Cu2O物质的量=0.05mol+0.5mol=0.55mol.。

考点：考查了氧化还原反应、探究物质的组成实验设计的相关知识。