Question

10．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）装置A是氢气的发生装置，可以选用的药品是AC（填选项）
A．稀硫酸和锌片B．稀硝酸和铁片
C．氢氧化钠溶液和铝片 D．浓硫酸和镁片
（3）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
（4）收集氢气验纯时，最好采用排水法方法收集氢气．
探究二：
（5）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=2Fe²⁺+Cu²⁺（用离子方程式说明）；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，若溶液变血红色（填试剂和实验现象），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：
（6）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 （1）仪器组装完成后，夹好止水夹，在长颈漏斗中加水形成一段水柱，且不发生变化证明气密性完好；
（2）依据反应原理和物质性质分析判断，硝酸、浓硫酸和金属反应不能生成大量氢气；
（3）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；
（4）收集氢气验纯时，最好采用排水取气法收集；
（5）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，可能是铁离子溶解生成的红色铜，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，氧化亚铜的氧化性大于硫离子，证明样品中一定含有Cu₂O，氧化亚铜和浓硝酸反应生成硝酸铜，二氧化氮和水；取少量上述的溶液，因为氧化亚铜反应生成硫酸铜溶液，加适量蒸馏水稀释后，依据铁离子和硫氰酸钾溶液反应生成血红色溶液分析设计；
（6）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：（1）仪器组装完成后，夹好止水夹，在长颈漏斗中加水形成一段水柱，且不发生变化证明气密性完好，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；
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）由反应原理和物质性质可知，稀酸和锌反应生成氢气，金属铝和强碱溶液反应生成氢气；
A．稀硫酸和锌片反应生成硫酸锌和氢气，故A符合；    
B．稀硝酸和铁片反应生成硝酸铁、一氧化氮和水，不能生成氢气，故B不符合；
C．氢氧化钠溶液和铝片反应生成偏铝酸钠和氢气，故C符合；
D．浓硫酸和镁片反应生成硫酸镁、二氧化硫和水，故D不符合；
故答案为：AC；
（3）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，正确的存在顺序为：①⑥⑤④②③；
故答案为：⑥⑤④②；
（4）收集氢气验纯时，最好采用排水取气法收集，这样收集到的气体纯净；
故答案为：排水法；
（5）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，可能是铁离子溶解生成的红色铜，不能证明样品中不含Cu₂O，反应的离子方程式为：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；另取少量样品于试管中，加入适量的浓硝酸，产生红棕色的气体，氧化亚铜的氧化性大于硫离子，证明样品中一定含有Cu₂O，氧化亚铜和浓硝酸反应生成硝酸铜，二氧化氮和水，反应的化学方程式为：Cu₂O+6HNO₃（浓）=2Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+3H₂O；取少量上述中的溶液，因为氧化亚铜反应生成硝酸铜溶液，加适量蒸馏水稀释后，依据铁离子和硫氰酸钾溶液反应生成血红色溶液分析设计，若加入硫氰酸钾溶液变红色，证明含有铁离子，否则不含有铁离子；
故答案为：否；2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；Cu₂O；KSCN溶液，若溶液变血红色；
（6）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 本题考查了物质组成的分析判断，实验过程分析应用，主要是氧化还原反应发生的条件，产物判断，掌握基础是关键，题目难度中等．