Question

铁、铜等金属及其化合物在日常生产生活中用途非常广泛．

Ⅰ．实验室欲制备0.3mol Cu（NO₃）₂晶体，甲、乙两同学分别设计实验方案如下：

甲：CuCu(NO₃)₂   ；乙：CuCuO Cu(NO₃)₂

（1）从绿色化学的角度分析，___________同学的方案更合理

（2）乙同学实验时通入O₂的速率不宜过大，为便于观察和控制产生O₂的速率，宜选择__________装置（填字母序号）。

Ⅱ．某化学实验小组通过实验来探究一包黑色粉是否由Fe₃O₄、CuO组成探究过程如下：

（1）提出假设：

假设1．黑色粉末是CuO；

假设2．黑色粉末是Fe₃O₄；

假设3．黑色粉末是CuO和Fe₃O₄的混合物。

（2）设计探究实验：

取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中滴加KSCN试剂。

①若假设1成立，则实验现象是溶液显蓝色。

②若假设2或3成立，则实验现象是__________。

为进一步探究，继续向所得溶液加入足量铁粉，若产生_________的现象，则假设3成立。

有另一小组同学提出，若混合物中CuO含量较少，可能加入铁粉后实验现象不明显。

查阅资料：Cu²⁺与足量氨水反应生成深蓝色溶液，Cu²⁺+4NH₃·H₂O=Cu(NH₃)₄²⁺+4H₂O。

为探究是假设2还是假设3成立，另取少量粉末加稀硫酸充分溶解后，再加入足量氨水，若假设2成立，则产生__________现象；若假设3成立，则产生________现象。

Ⅲ．由Fe₃O₄、FeO、CuO、Fe组成的固体混合物，在加热条件下用足量的CO还原，得到金属混合物2.86g，将生成的CO₂气体用足量的澄清石灰水吸收后，产生5.00g白色沉淀。固体混合物的质量是________。

Answer

I.（1）乙；（2）B；

II.（1）②溶液显血红色；有红色固体析出；

（2）红褐色沉淀；同时溶液呈无色；红褐色沉淀；同时溶液呈深蓝色；

Ⅲ.3.66g。

【解析】

试题分析：Ⅰ、（1）甲方案中放出的有毒气体氮氧化物会造成对空气的污染，因此，从保护环境的角度来看，甲方案不合理；乙方案铜和氧气加热生成氧化铜，氧化铜和硝酸反应产生硝酸铜和水，因此反应过程中没有污染物，且原料的利用率高；故答案为：乙；

（2）实验时通入O2的速率不宜过大，为便于观察和控制产生O2的速率，分析装置可知，利用分液漏斗控制加入过氧化氢的量能达到要求，装置B中生成的氧气通过浓硫酸可以干燥氧气，同时观察气体气泡冒出的速率控制生成氧气的速率，所以选择B装置；故答案为：B；

Ⅱ、（2）该物质是黑色固体，也可能既含有CuO又含有Fe3O4黑色粉末，或是CuO和Fe3O4的混合物；硫酸与氧化铜发生反应：CuO+H2SO4=CuSO4+H2O，硫酸铜溶液显蓝色，若假设1成立，实验现象为：溶液显蓝色，三价铁离子与KSCN试剂络合成红色络合物，所以如果所得溶液显血红色，证明加入硫酸后生成了三价铁离子，说明黑色物质中含有Fe3O4，所以假设2或3都有可能，铁粉与铜离子发生反应：2Cu2++Fe=3Fe2++Cu，所以如果产生红色物质，证明溶液中存在铜离子，则黑色固体中含有CuO，故假设3正确；如果假设2成立，则加入硫酸后得到的溶液中含有三价铁离子，加入氨水后生成氢氧化铁红褐色沉淀；如果假设3成立则加入硫酸后溶液中既含有三价铁离子还含有铜离子，加入足量氨水反应生成氢氧化铁红褐色沉淀；铜离子与氨水发生反应Cu2++4NH3•H2O═Cu（NH3）42++4H2O，盐酸变为深蓝色，故答案为：所得溶液显血红色，证明加入硫酸后生成了三价铁离子，说明黑色物质中含有Fe3O4，所以假设2或3都有可能；产生红色物质；红褐色沉淀；红褐色沉淀，同时溶液呈深蓝色；

Ⅲ、发生的有关反应为：Fe3O4+4CO3Fe+4CO2，FeO+COFe+CO2，CuO+COCu+CO2，根据反应方程式判断CO2中的O原子来源于CO和金属氧化物，CO2的物质的量等于金属氧化物中氧原子的物质的量，计算出氧化物中氧元素的质量，金属氧化物的质量等于金属的质量加氧化物中氧元素的质量，生成的CO2为=0.05mol，从反应方程式可以看出，CO2中的O原子来源于CO和金属氧化物，则氧化物中氧元素的物质的量n（O）=0.05mol，m（O）=0.05mol×16g/mol=0.8g，所以金属氧化物的质量为2.86g+0.8g=3.66g；故答案为：3.66g。

【考点定位】考查探究物质的组成或测量物质的含量

【名师点晴】本题考查了物质成分探究实验，题目涉及的知识点比较多，可以根据信息及所学知识，合理分析得出正确结论，本题难度较大，分析一个反应的可行性要从多方面分析，如从反应的可行性，环保安全，操作简便，经济节能方面考虑。