Question

15．三氧化二铁和氧化亚铜都是红色粉末，常用作颜料．某校一化学实验小组通过实验来探究一红色粉末是Fe₂O₃、Cu₂O或二者混合物．探究过程如下：
查阅资料：Cu₂O是一种碱性氧化物，溶于稀硫酸生成Cu和CuSO₄，Cu₂O在空气中加热生成CuO
提出假设
假设1：红色粉末是Fe₂O₃
假设2：红色粉末是Cu₂O
假设3：红色粉末是Fe₂O₃和Cu₂O的混合物
设计探究实验
取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中再滴加 KSCN 试剂．
（1）若假设1成立，则实验现象是溶液变为血红色．
（2）若滴加 KSCN 试剂后溶液不变红色，则证明原固体粉末中一定不含三氧化二铁．你认为这种说法合理吗？不合理．
（3）若固体粉末完全溶解无固体存在，滴加 KSCN 试剂时溶液不变红色，则证明原固体粉末是Fe₂O₃和Cu₂O的混合物，写出发生反应的离子方程式Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O；2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺．
探究延伸
经实验分析，确定红色粉末为Fe₂O₃和Cu₂O的混合物．
（4）实验小组欲用加热法测定Cu₂O的质量分数．取a g固体粉末在空气中充分加热，待质量不再变化时，称其质量为bg（b＞a），则混合物中Cu₂O的质量分数为$\frac{9（b-a）}{a}×100%$．
（5）欲利用红色粉末Fe₂O₃和Cu₂O的混合物制取较纯净的胆矾（CuSO₄?5H₂O），经查阅资料得知，在溶液中调节溶液的酸碱性而使Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺分别生成沉淀的pH

物质	Cu（OH）2	Fe（OH）2	Fe（OH）3
开始沉淀pH	6.0	7.5	1.4
沉淀完全pH[来：	13	14	3.7

实验室有下列试剂可供选择：
A．氯水
B．H₂O₂
C．硝酸
D．NaOH
E．氨水
F．Cu₂（OH）₂CO₃
实验小组设计如下实验方案：

试回答：①试剂I为B，试剂II为F（填字母）．
②固体X的化学式为Fe（OH）₃．

Answer 1

分析 （1）若假设1成立，固体完全是Fe₂O₃，则少量粉末放入足量稀硫酸中，在反应后的溶液中含有Fe³⁺，在所得溶液中再滴加 KSCN 试剂，观察到的实验现象是溶液变为血红色；
（2）如果混合物中含有Cu₂O，遇到酸产生Cu，Cu能与Fe³⁺反应，故此种说法不正确；
（3）若固体全部溶解，则一定存在Fe₂O₃和Cu₂O，因为Cu₂O溶于硫酸生成Cu和CuSO₄，而H₂SO₄不能溶解Cu，所以混合物中必须有Fe₂O₃存在，使其生成的Fe³⁺溶解产生的Cu；
（4）实验小组欲用加热法测定Fe₂O₃和Cu₂O的混合物中Cu₂O质量分数．取a g固体粉末在空气中充分加热，待质量不再变化时，发生反应：2Cu₂O+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4CuO，称其质量为bg（b＞a），增加质量是氧气的质量，m（O₂）=（b-a）g，根据方程式可知m（Cu₂O）：m（O₂）=288：32，m（O₂）=（b-a）g，则m（Cu₂O）=（288：32）×（b-a）g=9（b-a）g，得到在原混合物中Cu₂O的质量分数；
（5）用红色粉末Fe₂O₃和Cu₂O的混合物制取较纯净的胆矾（CuSO₄?5H₂O），先加稀硫酸溶解金属氧化物，然后向溶液中加入H₂O₂，将溶液中的Fe²⁺氧化形成Fe³⁺，再向溶液中加入Cu₂（OH）₂CO₃，消耗H⁺，调节溶液的pH，使溶液中的杂质Fe³⁺形成Fe（OH）₃沉淀，将其过滤除去，得到CuSO₄溶液，将滤液蒸发浓缩、冷却结晶，再过滤，就得到CuSO₄?5H₂O．①试剂I为H₂O₂；试剂II为Cu₂（OH）₂CO₃，代号分别是B、F②固体X的化学式为Fe（OH）₃．

解答 解：（1）若假设1成立，固体完全是Fe₂O₃，则少量粉末放入足量稀硫酸中，发生反应：Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，在反应后的溶液中含有Fe³⁺，在所得溶液中再滴加 KSCN 试剂，观察到的实验现象是溶液变为血红色
故答案为：溶液变为血红色；
（2）若滴加 KSCN 试剂后溶液不变红色，则说明反应后的溶液中无Fe³⁺，可能是原固体粉末中不含三氧化二铁．也可能是Fe₂O₃，同时含有Cu₂O，Fe₂O₃与硫酸发生反应：Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，Cu₂O与硫酸发生反应：Cu₂O+H₂SO₄=Cu+CuSO₄+H₂O，反应产生的Cu与Fe₂（SO₄）₃发生反应：Cu+Fe₂（SO₄）₃=CuSO₄+2FeSO₄，因此说法不合理．
故答案为：不合理；
（3）若固体粉末完全溶解无固体存在，滴加 KSCN 试剂时溶液不变红色，则证明原固体粉末是Fe₂O₃和Cu₂O，发生反应的离子方程式是Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O； Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O； 2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
故答案为：Fe₂O₃和Cu₂O的混合物；Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O；2 Fe³⁺+Cu=2 Fe²⁺+Cu²⁺；
（4）依据题意，能发生反应的物质为Cu₂O，最后变成CuO，增加的质量就是反应的氧气的质量，根据质量差计算可以得出Cu₂O的质量分数．
设样品中氧化亚铜的质量为m，
2Cu₂O+O₂═4CuO△m
288g             32g
 m              （b-a）g
 m=$\frac{288g（b-a）g}{32g}$=9（b-a）g，
混合物中Cu₂O的质量分数为$\frac{9（b-a）}{a}×100%$，
故答案为：$\frac{9（b-a）}{a}×100%$；
（5）用红色粉末Fe₂O₃和Cu₂O的混合物制取较纯净的胆矾（CuSO₄?5H₂O），先加稀硫酸溶解金属氧化物，然后向溶液中加入H₂O₂，将溶液中的Fe²⁺氧化形成Fe³⁺，再向溶液中加入Cu₂（OH）₂CO₃，消耗H⁺，调节溶液的pH，使溶液中的杂质Fe³⁺形成Fe（OH）₃沉淀，将其过滤除去，得到CuSO₄溶液，将滤液蒸发浓缩、冷却结晶，再过滤，就得到CuSO₄?5H₂O．①试剂I为H₂O₂；试剂II为Cu₂（OH）₂CO₃，代号分别是B、F②固体X的化学式为Fe（OH）₃，
故答案为：B；F；Fe（OH）₃．

点评 本题考查三氧化二铁和氧化亚铜的性质及应用的知识，考查实验的设计及评价，以及物质的组成及含量的测定，本题难度较大，做题时注意把握题给信息．