Question

Fe₂O₃和Cu₂O是红色粉末，常作颜料。某校化学实验小组通过实验来探究红色粉末的成分是Fe₂O₃、Cu₂O或二者的混合物。探究过程如下：

查阅资料知：Cu₂O溶于稀硫酸生成Cu和CuSO₄，在空气中加热生成CuO。

提出假设：假设1：红色粉末是Fe₂O₃；假设2：红色粉末是Cu₂O；假设3：红色粉末是Fe₂O₃和Cu₂O的混合物

设计实验：取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中再滴加KSCN溶液。

(1)若假设1成立，则实验现象是____；若假设2成立，发生反应的离子方程式为______。

(2)经实验分析，确定红色粉末为Fe₂O₃和Cu₂O的混合物，设计实验计算二者的物质的量：取一定量的该固体粉末溶于500 mL未知浓度的稀硫酸溶液中，固体全部溶解，向反应后的溶液中加入Fe粉，溶液中部分离子的物质的量随Fe粉加入，变化如图所示，则Fe₂O₃和Cu₂O的物质的量分别为____、 _______。

(3)硫酸溶液的物质的量浓度是____。

Answer

固体全溶，溶液变为棕黄色，随后溶液变为血红色 Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O 0.15mol 0.1mol 1.4mol/L

【解析】

(1)Fe3+遇到KSCN溶液呈红色；Cu2O遇到酸生成Cu和硫酸铜，无Fe3+所以溶液也不变红；

(2)红色粉末为Fe2O3和Cu2O的混合物，加入稀硫酸后，固体全部溶解，溶液中剩余亚铁离子和铜离子，氢离子，加入铁单质后，各种离子物质的量减小，根据图像，分析出各离子的物质的量。

(1)若假设1成立，Fe2O3与稀硫酸反应生成Fe3+，则实验现象为固体溶解，溶液变为棕黄色，遇到KSCN溶液呈红色；

由资料知Cu2O溶于稀硫酸生成Cu和CuSO4，铜为红色固体不溶水，铜离子的颜色为蓝色所以溶液变蓝，因溶液中无Fe3+，所以滴加KSCN试剂也不变红，离子方程式Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O；

(2)发生的离子方程式为Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O，由于溶液中没有固体，则发生离子反应Cu+2Fe3+= Cu2++ 2Fe2+，溶液中剩余Cu2+，H+，可能含有Fe3+，根据图像，三种离子物质的量减小到0，故溶液中一定含有Fe3+，加入铁之前发生的反应 Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O，Cu+2Fe3+= Cu2++ 2Fe2+，由于氧化性Fe3+〉Cu2+〉H+，加入铁之后，发生的反应为2Fe3++ Fe= 3Fe2+，Cu2+ +Fe= Cu+ Fe2+，Fe+ 2H+= Fe2++H2↑。

设Fe2O3的物质的量为x，Cu2O的物质的量为y，

根据三价铁离子的物质的量关系建立关系式 2x-2y=0.1，

根据铜离子关系式，建立 y+y=0.2 解得y=0.1mol，x=0.15mol；

(3)由图象可知，当加入0.4mol铁粉时，溶液恰好为FeSO4溶液，根据铁元素守恒，含有FeSO4的物质的量为0.4mol+0.15mol×2=0.7mol，再根据硫元素守恒，n(H2SO4)=n(FeSO4)=0.7mol，所以c(硫酸)===1.4mol/L。