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．

（3）设计方案进行实验

乙组同学用如图装置进行实验（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，检查装置气密性后，向各装置中加入药品，装置F中试剂X是__溶液，

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中分液漏斗活塞，向圆底烧瓶中加入稀盐酸

③该实验处理尾气的方法是_____________________．

实验分析与结论

（4）乙组同学的两次实验数据如表：（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______________．

Answer 1

【答案】不合理 氧化铁、氧化亚铁、氧化铜 C D E 氢氧化钠 cba 将氢气点燃或用气球收集 该工业铁红样品中含有FeO或CuO 取少量装置D中的固体于试管中，加入足量稀硫酸，震荡，若固体全部溶解，则含FeO，若固体不完全溶解，则含CuO

【解析】

（1）氧化铁与硫酸反应，生成硫酸铁，铁离子为黄色，固体中一定有氧化铁，和硫酸反应一定生成硫酸铁，溶液一定显黄色，故不合理；故填：不合理；

（2）把三种氧化物Fe2O3、FeO、CuO中氧原子个数变为3，则为Fe2O3、Fe3O3、Cu3O3，相对分子质量的大小为：Cu3O3＞Fe3O3＞Fe2O3相对分子质量越大，氧元素的质量分数越小，故三种氧化物中氧元素的质量分数由大到小的顺序为：氧化铁、氧化亚铁、氧化铜；故填：氧化铁、氧化亚铁、氧化铜；

（3）设计方案进行实验
①锌与盐酸反应生成氢气和水，盐酸具有挥发性，氢气从A中逸出时，常混有氯化氢和水蒸气，为得到干燥的氢气，氯化氢可以用氢氧化钠溶液吸收，浓硫酸具有吸水性，可以干燥氢气；然后通入D中与工业铁红反应，生成的水被碱石灰吸收，故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；故填：C；D；E；氢氧化钠；

②实验操作步骤的合理顺序是：打开装置A中分液漏斗活塞，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，将纯净的氢气通入装置D中通一会，再加热装置D中反应管；否则易发生爆炸；故填：cba；
③该实验处理尾气的方法是将氢气点燃或用气球收集；故填：将氢气点燃或用气球收集。

实验分析与结论
（4）①假设8g工业铁红全部是氧化铁，氢气与8g氧化铁反应生成水的质量=8g×÷=2.7g
假设8g工业铁红全部是氧化亚铁，氢气与8g氧化亚铁反应生成水的质量=8g×÷=2g
假设8g工业铁红全部是氧化铜，氢气与8g氧化铜反应生成水的质量=8g×÷=1.8g，
而表中数据为2.6g，可能含有的两种杂质生成的水都少于2.6g，说明样品中有杂质，若杂质为FeO，则产物为Fe，若杂质为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；故填：该工业铁红样品中含有FeO或CuO；
②取少量装置D中的固体于试管中，加入足量稀硫酸，震荡，若固体全部溶解，则含FeO，若固体不完全溶解，则含CuO。

故填：取少量装置D中的固体于试管中，加入足量稀硫酸，震荡，若固体全部溶解，则含FeO，若固体不完全溶解，则含CuO，因为铜与稀硫酸不反应。