题目内容

11.三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,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,则实验现象是固体完全溶解,溶液呈血红色.
(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?(简述理由)不合理,当原固体粉末为Fe2O3和Cu2O的混合物时,加入稀H2SO4后产生的Fe3+与Cu反应生成Fe2+,滴加KSCN溶液后也可能不变红色.
(3)若固体粉末完全溶解,向所得溶液中滴加 KSCN 试剂时溶液不变红色,则证明原固体粉末是Fe2O3和Cu2O,写出实验过程中发生的氧化还原反应的离子方程式Cu2O+2H+═Cu+Cu2++H2O、2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+.
探究延伸:若经实验分析,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)某铝土矿样品经测定是由Al2O3、Fe2O3、FeO、SiO2等氧化物组成,取样品适量放入烧杯中,加入稀硫酸将其溶解,过滤,取滤液少量于试管中,若证明滤液中含有+2价的铁,选用的试剂和现象为向滤液加入几滴高锰酸钾溶液,紫红色若能褪去,则说明矿样中含有+2价的铁;反之则没有.

分析 (1)依据假设1为氧化铁,和实验工厂分析,固体溶解后生成硫酸铁,遇到硫氰酸钾会发生反应生成血红色溶液;
(2)滴加KSCN试剂后溶液不变红色,说明溶液中无铁离子,可能是氧化亚铜在酸中发生氧化还原反应生成氧化铜和铜,生成的铜能把铁离子还原为亚铁离子,使溶液遇到硫氰酸钾不变红色;
(3)固体完全溶解,无固体存在,说明固体含有氧化铁和氧化亚铜;反应生成的铜会和铁离子全部反应;
(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;
(5)若滤液中含有+2价的铁,亚铁离子具有还原性,可以向滤液加入几滴高锰酸钾溶液,紫红色若能褪去,则说明矿样中含有+2价的铁;反之则没有.

解答 解:(1)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,若假设1成立,红色粉末是Fe2O3,则实验现象是固体完全溶解,溶液呈血红色;
故答案为:固体完全溶解,溶液呈血红色;
(2)滴加KSCN试剂后溶液不变红色,说明溶液中无铁离子,可能是氧化亚铜在酸中发生氧化还原反应生成氧化铜和铜,生成的铜能把铁离子还原为亚铁离子,使溶液遇到硫氰酸钾不变红色,所以滴加KSCN试剂后溶液不变红色,不能说明原混合物不含氧化铁;
故答案为:不合理;当原固体粉末为Fe2O3和Cu2O的混合物时,加入稀H2SO4后产生的Fe3+与Cu反应生成Fe2+,滴加KSCN溶液后也可能不变红色;
(3)固体完全溶解,无固体存在,说明固体含有氧化铁和氧化亚铜;反应生成的铜会和铁离子全部反应,反应的离子方程式为:Cu2O+2H+═Cu+Cu2++H2O、2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+;
故答案为:Fe2O3和Cu2O;Cu2O+2H+═Cu+Cu2++H2O、2Fe3++Cu═2Fe2++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=$\frac{288×(b-a)g}{32g}$=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)若滤液中含有+2价的铁,亚铁离子具有还原性,可以向滤液加入几滴高锰酸钾溶液,紫红色若能褪去,则说明矿样中含有+2价的铁;反之则没有.
故答案为:向滤液加入几滴高锰酸钾溶液,紫红色若能褪去,则说明矿样中含有+2价的铁;反之则没有.

点评 本题考查实验的设计及评价,以及物质的组成的测定,难度较大,注意把握题给信息,是对所需知识的综合考查,需要学生具有扎实的基础与综合运用分析能力.

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