Question

【题目】某工业铁红(Fe2O3)样品中可能混有一种黑色的金属氧化物杂质。根据工业制取铁红的流程分析，该杂质可能是FeO或CuO。兴趣小组同学为探究样品中是否含有杂质及杂质的成分，进行如下实验。

（1）甲组同学分别取质量相等的样品和Fe2O3，加入试管Ⅰ、Ⅱ中，然后加入等体积稀硫酸进行如图对照实验，并得出结论：样品中不含杂质。你认为该结论_______（填“合理”或“不合理”）。

（2）乙组同学按下列步骤进行实验：

【收集资料】

①上述三种氧化物在加热条件下，都能与氢气反应得到相应的金属单质和水。

②三种氧化物中氧元素的质量分数由大到小的顺序为____________。

③铁粉中混有少量铜时，难以从金属颜色确定是否含有金属铜。

【设计方案进行实验】

乙组同学用下图装置进行实验（碱石灰是氧化钙与氢氧化钠固体混合物）。

①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A→F→_____→_______→______→B。检验装置气密性后，向各装置中加入药品。装置F中试剂X是_____溶液，装置C的作用是___________。

②下列实验操作步骤的合理顺序是________（填写操作编号）。

a．加热装置D中反应管 b．检验H2的纯度

c．打开装置A中分液漏斗的活塞，向圆底烧瓶中加入稀盐酸

③该实验处理问起的方法是______________。

【实验分析与结论】

乙组同学的两次实验数据如下表：（两次实验工业铁红均与氢气完全反应）

实验编号	加入装置D中工业铁红的质量(g)	实验后装置E的增重（g）
1	8.0	2.6
2	16.0	5.2

①分析数据，你的实验结论是_________________。

②请帮助乙组同学设计实验方案确认该样品中杂质的成分________________。（写出操作、现象和结论，若该样品中不含杂质本题不必作答）

Answer 1

【答案】（1）不合理（1分）（2）②Fe2O3>FeO>CuO（1分）【设计方案进行实验】①C D E（2分）

氢氧化钠（1分） 吸收水蒸气，干燥H2（1分） ②下列实验操作步骤的合理顺序是c b a（2分）③点燃使H2燃烧或用气囊收集H2（1分）

【实验分析与结论】①该工业铁红样品中含有杂质或该工业铁红样品中含有FeO或CuO（1分）②取少量装置D中的固体于试管中，加入足量稀硫酸，振荡。若固体完全溶解，则含有FeO，若固体不完全溶解，则含CuO。（2分）

【解析】（1）固体中一定有氧化铁，和硫酸反应一定能生成硫酸铁，溶液一定显黄色；（2）②；三种氧化物中氧元素的质量分数由大到小的顺序为Fe2O3>FeO>CuO（1分）【设计方案进行实验】①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A→F→ C → D → E →B。检验装置气密性后，向各装置中加入药品。装置F中试剂X是 NaOH 溶液，装置C的作用是 除去气体中的水干燥H2； ②实验操作步骤的合理顺序是：打开装置A中分液漏斗的活塞，向圆底烧瓶中加入稀盐酸——收集一定量的氢气，检验H2的纯度，——将纯的氢气通入装置中，一会儿，加热装置D中反应管，否则易发生爆炸。③实验中尾气的处理方法是点燃使H2燃烧或用气囊收集H2；【实验分析与结论】①氢气与8.0g Fe2O3产生2.7g水，而8.0g FeO产生2g水或者CuO产生1.8g水，少于2.6g，所以样品中有杂质。若杂质为FeO，则产物为Fe；若杂质CuO，则产物为Cu。该工业铁红样品中含有杂质或该工业铁红样品中含有FeO或CuO（1分）②取少量装置D中的固体于试管中，加入足量稀硫酸，振荡。若固体完全溶解，则含有FeO，若固体不完全溶解，则含CuO。因氧化铜与硫酸反应生成硫酸铜，因为铁和硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁。