Question

12．一包干燥的紅色粉末可能含有Cu、Fe₂O₃、Fe（OH）₃三種固體中的一種或兩種組成．為確定其組成，請你參與探究．
【提出猜想】紅色粉末可能的組成有：
①只有Cu   ②只有Fe₂O₃  ③只有Fe（OH）₃④是Fe₂O₃與Fe（OH）₃的混合物
⑤是Cu與Fe₂O₃的混合物  ⑥是Cu與Fe（OH）₃的混合物
【資料獲悉】
（1）2Fe（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂O₃+3H₂O    
（2）白色無水CuSO₄遇水變藍；
（3）Cu在FeCl₃溶液中發(fā)生反應：2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂
探究思路】利用性質(zhì)差異，先確定是否含F(xiàn)e（OH）₃、Cu等，逐步縮小范圍，然后再選擇
適當?shù)脑噭┖头椒ㄌ骄科浣M成．（裝置內(nèi)空氣中的水蒸氣、CO₂忽略不計）
【實驗探究】
（1）甲同學取適量紅色粉末裝入試管中，按圖1進行實驗．結果無水CuSO₄沒有變藍，從而排除猜想中的③④⑥（填猜想中的序號）．

（2）在甲同學實驗結論的基礎上，乙同學另取少量紅色粉末于試管中，滴加足量稀鹽酸，振蕩后觀察，發(fā)現(xiàn)固體全部溶解，溶液變色．乙同學認為可以排除猜想中的①和⑤，而丙同學認為只能排除猜想①，你認為丙的觀點正確（填“乙”或“丙”）．
（3）為確定紅色粉末的組成，丁同學提出提出兩種方案：a通過A裝置質(zhì)量變化來計算，b通過B裝置質(zhì)量變化來計算．
【交流討論】
（1）中先通CO氣體的作用是排凈裝置中的空氣（或防止CO和裝置中的空氣混合受熱發(fā)生爆炸）．
（2）選擇a（填a或b）方案實驗數(shù)據(jù)，計算確定紅色粉末的組成更合理．
（3）A裝置中發(fā)生反應的化學方程式3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；實驗中觀察到A裝置中的現(xiàn)象為部分紅色粉末變黑．
【反思評價】戊同學指出：從環(huán)保角度，裝置有嚴重不足之處．你認為該如何改進？在B裝置后放一燃著的酒精燈將剩余氣體燒掉．
【拓展延伸】有同學提出用H₂代替CO，并將B裝置換成盛有堿石灰（生石灰和氫氧化鈉固體混合物）的干燥管也能確定其組成，你認為是否可行？可行（填“可行”或“不可行”）．

Answer 1

分析 本題是一道綜合性探究題，利用物質(zhì)的性質(zhì)不同設計實驗加以甄別，來探究紅色粉末的組成，先分別探究其中是否含有Fe（OH）₃、Cu等，逐步縮小范圍，然后再選擇適當?shù)脑噭┖头椒ㄍㄟ^實驗探究確定其組成．
根據(jù)【資料獲悉】中的（1）（2）（3）和探究（1）可排除猜想中的 ③④⑥，
根據(jù)【資料獲悉】（3）和探究（2）可排除猜想中的①，故紅色粉末可能是Fe₂O₃ 或Cu、Fe₂O₃的混合物，探究（3）利用了一氧化碳的還原性和定量實驗來確定是否有銅．
探究（3）要考慮到CO具有可燃性，與玻璃管中的空氣混合受熱會發(fā)生爆炸，因此，應先通CO排盡玻璃管中的空氣，然后再加熱．應考慮到CO有毒，排放到空氣中會污染大氣，顯然，該裝置沒有對尾氣進行處理．
在探究的同時也出現(xiàn)了與上述高考題中相同的防倒吸及尾氣處理等考點．同時考查了一氧化碳還原氧化鐵的實驗操作要點實驗現(xiàn)象等，對氫氣的還原性也進行了衍生．

解答 解：【實驗探究】
（1）根據(jù)資料 2Fe（OH）₃ $\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Fe₂O₃+3H₂O，白色無水CuSO₄遇水變藍；加熱紅色粉末，結果無水CuSO₄沒有變藍，從而排除猜想中的含有Fe（OH）₃的選項③④⑥；故答案為：③④⑥；
（2）根據(jù)資料：Cu在FeCl₃溶液中發(fā)生反應：2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂ ；取紅色粉末于試管中，滴加足量稀鹽酸，振蕩后觀察，發(fā)現(xiàn)固體全部溶解，溶液變色，可推斷排除猜想中的①，故紅色粉末可能是Fe₂O₃ 或Cu、Fe₂O₃的混合物；
所以說丙同學的觀點正確；故答案為：丙；
【交流討論】
（1）根據(jù)CO具有可燃性，與玻璃管中的空氣混合受熱會發(fā)生爆炸，因此，應先通CO排盡玻璃管中的空氣，然后再加熱．所以在裝置A中先通CO氣體的作用是：排凈裝置中的空氣（或防止CO和裝置中的空氣混合受熱發(fā)生爆炸）；
故答案為：排凈裝置中的空氣（或防止CO和裝置中的空氣混合受熱發(fā)生爆炸）；
（2）B裝置，不能證明二氧化碳完全反應；應該選擇A裝置中實驗數(shù)據(jù)計算來確定紅色粉末的組成．故答案為：a；
（3）A裝置中發(fā)生反應的化學方程式為：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；紅色粉末是Cu、Fe₂O₃的混合物，因此實驗中觀察到A裝置中的現(xiàn)象為：部分紅色粉末變黑；
故答案為：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；部分紅色粉末變黑；
【反思評價】
此反應應考慮到CO有毒，排放到空氣中會污染大氣，顯然，該裝置沒有對尾氣進行處理；所以圖裝置有嚴重不足之處．改進方法為：在B裝置后放一燃著的酒精燈將剩余氣體燒掉（或用塑料袋等收集）；
故答案為：在B裝置后放一燃著的酒精燈將剩余氣體燒掉（或用塑料袋等收集）；
【拓展延伸】：CO還可以用H₂代替，B裝置換成盛有堿石灰（生石灰和氫氧化鈉固體混合物）的干燥管，來確定該紅色粉末的組成，可行；故答案為：可行．
（（16分），各2分）（1）③④⑥；     （2）丙
【交流討論】（1）排凈裝置中的空氣（或防止CO和裝置中的空氣混合受熱發(fā)生爆炸）；
（2）a； （3）3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；部分紅色粉末變黑；
【反思評價】在B裝置后放一燃著的酒精燈將剩余氣體燒掉（或用塑料袋等收集）
【拓展延伸】可行．

點評 此類題目主要對煉鐵的實驗原理、實驗現(xiàn)象、操作步驟、尾氣處理、裝置連接及實驗分析與評價等方面進行考查．熟練掌握該實驗的反應原理以及實驗注意事項是解決此類問題的關鍵．