Question

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]取少量粉末放入量稀硫酸中，在所得溶液中再滴加KSCN试剂．     
（1）若假设l成立，则实验现象是

 

．
（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？

 

，简述你的理由（不需写出反应的方程式）

 

．
（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

 

．     
【探究延伸】
实验分析，确定红色粉末为Fe₂O₃和Cu₂O的混合物．实验小组欲利用该红色粉末制取较纯净的胆矶（CuSO₄?5H₂O）．
经查阅资料得知：
在溶液中通过调节溶液的酸碱性而使Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺分别生成沉淀的pH如下表：

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	13	14	3.7

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

试回答：
（1）试剂Ⅰ为

 

，试剂Ⅱ为

 

（填字母）．
（2）加入试剂的目的是将溶液的PH调节到

 

即可除去铁质．
（3）在25℃下，假设pH=4.0时，Fe³⁺恰好完全沉淀，请计算此时溶液中Fe³⁺的浓度为

 

．（K_sp[Fe（OH）₃]=2.6×10^-39）

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验探究和数据处理题

分析：[设计探究实验]（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；
【探究延伸】
（1）①红色粉末为Fe₂O₃和Cu₂O的混合物溶于硫酸后氧化亚铜反应生成的铜会还原铁离子为亚铁离子，加入氧化剂过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，调节溶液PH使铁离子全部沉淀；
（2）加入试剂调节溶液PH使铁离子全部沉淀，铜离子不沉淀分析；
（3）依据溶度积常数计算铁离子的浓度；

解答： 解：[设计探究实验]（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，加入稀硫酸后产生的Fe³⁺全部与Cu反应生成Fe²⁺，滴加KSCN溶液后也变红色；
（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；
【探究延伸】
（1）①红色粉末为Fe₂O₃和Cu₂O的混合物溶于硫酸后氧化亚铜反应生成的铜会还原铁离子为亚铁离子，加入氧化剂过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，调节溶液PH使铁离子全部沉淀，为不引入杂质需要加入氧化铜或碱式碳酸铜调节溶液PH，AC会引入新的杂质；
故答案为：B；D；
（2）加入试剂的目的是将溶液的PH调节到3.7-6.0使铁离子全部沉淀，铜离子不沉淀，过滤得到硫酸铜溶液；
故答案为：3.7-6.0；
（3）在25℃下，假设pH=4.0时，c（H+）=10^-4mol/L，c（OH-）=

10-14

10-4

=10^-10mol/L，Fe³⁺恰好完全沉淀，计算此时溶液中Fe³⁺的浓度：
K_sp[Fe（OH）₃]=c³（OH^-）c（Fe³⁺）=2.6×10^-39
c（Fe³⁺）=

2.6×10-39

(10-10)3

=2.6×10^-9mol/L；
故答案为：2.6×10^-9mol/L；

点评：本题考查了实验探究物质组成和性质的实验分析，物质的性质和转化关系，掌握基础，细心审题是解题关键，题目难度中等．