Question

2．某红色固体粉末样品可能含有Fe₂O₃和Cu₂O中的一种或两种，某校化学自主探究实验小组拟对其组成进行探究．查阅资料：Cu₂O在酸性溶液中会发生反应：Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O
探究一：用如图所示装置进行实验，回答下列问题：

（1）仪器组装完成后，夹好止水夹，向装置A中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液注，若液柱高度保持不变，则说明装置A的气密性良好．
（2）从下列实验步骤中，选择正确的操作顺序：①⑥⑤④②③（填序号）
①打开止水夹         ②熄灭C处的酒精喷灯    ③C处冷却至室温后，关闭止水夹
④点燃C处的酒精喷灯  ⑤收集氢气并验纯         ⑥通入气体一段时间，排尽装置内的空气
（3）收集氢气验纯时，最好采用排水方法收集氢气．
探究二：
（4）取少量样品于试管中，加入适量的稀硫酸，若无红色物质生成，则说明样品中不含Cu₂O；此观点是否正确否（填“是”或“否”）若填“否”，则原因是2Fe³⁺+Cu=2 Fe²⁺+Cu²⁺（结合离子方程式说明）；另取少量样品于试管中，加入适量的浓硝酸，产生红棕色的气体．证明样品中一定含有Cu₂O，取少量反应后的溶液，加适量蒸馏水稀释后，滴加KSCN溶液（填试剂）若溶液变血红色（实验现象），则可证明另一成分存在，反之，说明样品中不含该成分．
探究三：
（5）取一定量样品于烧杯中，加入足量的稀硫酸，若反应后经过滤得到固体3.2g，滤液中Fe²⁺有1.0mol，则样品中n（Cu₂O）=0.55mol．

Answer 1

分析 根据图象知，A装置实验目的是制取还原性气体，用的是简易启普发生器制取气体，可以用稀硫酸和Zn制取氢气；B装置作用是干燥气体，C装置用氢气还原红色物质，用无水氯化钙吸收水分；
探究一：
（1）利用压强差检验装置气密性；
（2）打开止水夹生成氢气，通过后续装置充满氢气排出装置中的空气后，检验气体纯度，收集检验氢气纯度，气体纯净后点燃C处的酒精喷灯，反应完成熄灭C处的酒精喷灯，待C处冷却至室温后，关闭止水夹，防止生成的铜被空气中氧气氧化；
（3）氢气不易溶于水，且密度小于空气，可以采用排水法或排空气法收集氢气，但排水法收集氢气较纯净；
探究二：
（4）氧化铁能溶于稀硫酸生成铁离子，铁离子能氧化铜生成铜离子；
   铜和浓硝酸反应生成红棕色气体NO₂；Fe³⁺用KSCN溶液检验，二者混合溶液呈血红色；
探究三：
（5）2Fe³⁺+Cu=Cu²⁺+2Fe²⁺，Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O，固体为铜，铁离子全部反应生成亚铁离子，结合化学方程式定量关系计算得到．

解答 解：根据图象知，A装置实验目的是制取还原性气体，用的是简易启普发生器制取气体，可以用稀硫酸和Zn制取氢气；B装置作用是干燥气体，C装置用氢气还原红色物质，用无水氯化钙吸收水分；
（1）利用压强差检验装置气密性，其检验方法为：向装置A中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液注，若液柱高度保持不变，则该装置气密性良好，
故答案为：向装置A中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液注，若液柱高度保持不变； 
（2）氢气混有空气加热发生爆炸，所以开始先通氢气，打开止水夹生成氢气，通过后续装置充满氢气，目的是排出装置中的空气，检验最后U型管出来的气体氢气纯度，气体纯净后再点燃C处的酒精喷灯，反应完成后先撤酒精灯，玻璃管冷却再停氢气，操作位熄灭C处的酒精喷灯，待C处冷却至室温后，关闭止水夹，防止生成的铜被空气中氧气氧化，所以其排列顺序是①⑥⑤④②③；
故答案为：①⑥⑤④②③；
 （3）氢气不易溶于水，且密度小于空气，可以采用排水法或排空气法收集氢气，但排水法收集氢气较纯净，故答案为：排水；
（4）取少量样品于试管中，加入适量的稀硫酸，若无红色物质生成，则说明样品中不含Cu₂O，此观点不正确，原因是生成的铜和铁离子发生氧化还原反应，离子方程式为2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
   另取少量样品于试管中，加入适量的浓硝酸，Cu和浓硝酸发生氧化还原反应生成红棕色气体二氧化氮，所以看到的现象是产生红棕色气体，证明样品中一定含有Cu₂O；
 反应后的溶液中含有Fe²⁺、Cu²⁺，可能含有Fe³⁺，取少量反应后的溶液，加适量蒸馏水稀释后，滴加KSCN溶液，铁离子和KSCN溶液混合产生血红色，滴加KSCN溶液后溶液呈血红色，则可证明另一成分存在，反之，说明样品中不含该成分，
故答案为：否；2Fe³⁺+Cu=2 Fe²⁺+Cu²⁺；红棕色的气体；Cu₂O；KSCN溶液；若溶液变血红色；
（5）2Fe³⁺+Cu=Cu²⁺+2Fe²⁺，Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O，固体为铜，铁离子全部反应生成亚铁离子，生成1.0molFe²⁺，消耗Cu0.5mol，剩余Cu物质的量=$\frac{3.2g}{64g/mol}$=0.05mol，原样品中Cu2O物质的量=0.05mol+0.5mol=0.55mol，
故答案为：0.55．

点评 本题考查物质成分检验，为高频考点，涉及方程式的计算、离子检验、实验操作先后顺序等知识点，明确实验原理及物质性质、实验操作方法等知识点是解本题关键，注意离子检验操作方法、实验现象，题目难度中等．