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．
设计方案进行实验
乙组同学用如下图装置进行实验（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，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
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 ．
（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
（2）氧化铁、氧化亚铁、氧化铜； C；D；E；氢氧化钠；吸收水蒸气,干燥氢气； 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】解：（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；（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；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C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．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；③该实验处理尾气的方法是将氢气点燃或用气球收集；

实验分析与结论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，三种氧化物生成的水都少于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；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，因为氧化铜与硫酸反应，生成硫酸铜，铁与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁．

答案：（1）不合理；（2）氧化铁、氧化亚铁、氧化铜；吸收水蒸气，干燥氢气；

设计方案进行实验①CDE；氢氧化钠；②cba；③将氢气点燃或用气球收集；

实验分析与结论①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