Question

5．（1）将混有少量氧化铜的铁粉放入烧杯中，加入过量的盐酸使其充分反应．反应停止后，烧杯中还有少量的固体物质存在，请推断，该固体物质中一定有铜；
（2）如果要将混有少量铁粉的氧化铜互相分离，请说出一种简单的方法利用磁铁将铁粉吸附分离．
（3）已知硫酸溶液中存在H⁺、SO₄^2-和H₂O，为了证明能使石蕊试液变红的是硫酸溶液中的H⁺，某同学设计如图所示实验，其中能证明使石蕊试液变红的是硫酸溶液中的H⁺的实验组合是②③④．

Answer 1

分析 （1）根据金属的活动性铁＞氢＞铜，混有少量氧化铜的铁粉加入过量稀硫酸充分反应，氧化铜与硫酸反应生成硫酸铜和水，而铁与硫酸及生成的硫酸铜都能发生反应，与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气、与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，置换出的铜不能与稀硫酸发生反应．根据以上分析，可对烧杯中的固体物质及溶液中溶质做出判断．
（2）根据铁能被磁铁吸引分析回答；
（3）题目的要求是证明能使石蕊试液变红色的是H⁺．而要证明这个结论，就要把硫酸中其余的粒子使石蕊变色的可能性排除．题目又说已知硫酸中含有H₂O、H⁺、SO₄^2-，所以就要分别排除H₂O和SO₄^2-的作用．

解答 解：（1）由于氧化铜、铁粉都能与稀硫酸反应而稀硫酸过量，烧杯中少量固体物质一定不可能是铁或氧化铜；由于铁能置换出氧化铜与硫酸反应生成的硫酸铜中的铜，而置换出的铜不能与稀硫酸发生反应，则少量固体物质应为铜，稀硫酸过量，铁粉一定被完全反应，没有剩余；
（2）由于铁能被磁铁吸引，所以，如果要将混有少量铁粉的氧化铜互相分离，可利用磁铁将铁粉吸附分离；
（3）由图示可知，实验②不变色，说明水分子不能使石蕊变红；实验③不变色，说明硫酸根离子和水分子不能使石蕊变色；实验④变红，则能使石蕊试液变红色的是H⁺．所以能证明使石蕊试液变红的是硫酸溶液中的H⁺的实验组合是②③④．
故答案为：（1）铜；（2）用磁铁将铁粉吸附分离；（3）②③④．

点评 本题考查了实验验证的实验方案设计和性质验证，题目难度较大．