Question

某高一化学兴趣小组模拟铝热反应将铁粉与氧化铜粉末混合加热，一定时间后恰好完全反应，得到一些灰色固体粉末，与铁质容器不相互吸引．经大家讨论，推测灰色固体为黑色物质与红色物质的混合物．查阅资料得知FeO为黑色，Cu₂O为红色，Cu为红色，且Cu₂O在酸性溶液中会发生歧化反应．
该小组同学对灰色粉末的成分提出猜想并设计了如下实验进行验证：
猜想1：灰色粉末是FeO与Cu的混合物；
猜想2：灰色粉末是FeO与Cu₂O的混合物；
猜想3：

 

．
实验步骤：
（1）学生甲取少量样品于烧杯中，加入足量的稀硫酸，溶液变蓝，底部有少量红色固体．
（2）取少量上述溶液，滴加几滴KSCN溶液，无变化，再加入少量H₂O₂，溶液变成血红色．
结论：灰色粉末中一定含有

 

，可能含有

 

．写出灰色粉末加入盐酸后反应的化学方程式：

 

．
（3）为验证可能含有的物质，学生乙进行了定量实验：取21.6g灰色粉末，加入过量的稀盐酸，充分反应后过滤，得红色粉末6.4g，向滤液中加入适量的氯水后调节pH至Fe³⁺完全沉淀而Cu²⁺没有沉淀，过滤，将沉淀灼烧至恒重，得棕红色固体8g．通过计算回答灰色粉末的成分：

 

（要求写出简单的推断过程）．

Answer 1

考点：铜金属及其重要化合物的主要性质,铁的氧化物和氢氧化物

专题：几种重要的金属及其化合物

分析：猜想3：依据灰色粉末及FeO为黑色，Cu₂O为红色，Cu为红色分析解答；
（2）Cu₂O在酸性溶液中会发生歧化反应，取少量样品于烧杯中，加入足量的稀硫酸，溶液变蓝，底部有少量红色固体，说明溶液中含有Cu₂O；
取少量上述溶液，滴加几滴KSCN溶液，无变化说明溶液中不含三价铁离子，再加入少量H₂O₂，溶液变成血红色
说明生成三价铁离子，可证明固体中FeO存在；
依据Cu₂O在酸性溶液中会发生歧化反应，FeO为碱性氧化物写出二者与盐酸反应的化学方程式；
（3）灰色粉末加入盐酸发生反应：Cu₂O+2HCl=CuCl₂+Cu+H₂O；FeO+2HCl=FeCl₂+H₂O，向滤液中加入适量的氯水后调节pH至Fe³⁺完全沉淀而Cu²⁺没有沉淀，过滤，得到的沉淀为Fe（OH）₃，沉淀灼烧至恒重，得棕红色固体为Fe₂O₃，依据生成铜和棕红色固体的质量依据铜原子、铁原子个数守恒计算氧化亚铁、氧化亚铜是否存在．

解答： 解：猜想3：因为FeO为黑色，Cu₂O为红色，Cu为红色，灰色固体为黑色物质与红色物质的混合物，所以可能为：灰色粉末是FeO与Cu的混合物；灰色粉末是FeO与Cu₂O的混合物；Cu、FeO与Cu₂O混合物；
故答案为：Cu、FeO与Cu₂O混合物；
（2）样品于烧杯中，加入足量的稀硫酸，溶液变蓝，底部有少量红色固体，而Cu₂O在酸性溶液中会发生歧化反应，所以可知一定含有Cu₂O；
取少量上述溶液，滴加几滴KSCN溶液，无变化，溶液中没有三价铁离子，再加入少量H₂O₂，溶液变成血红色，说明溶液中一定含有二价铁离子，则原固体中一定含有FeO，铜是否含有无法判断；
Cu₂O在盐酸中会发生歧化反应生成氯化铜和铜、水，方程式为：Cu₂O+2HCl=CuCl₂+Cu+H₂O；
氧化亚铁与盐酸反应生成氯化亚铁和水，化学方程式为：FeO+2HCl=FeCl₂+H₂O；
故答案为：FeO、Cu₂O； Cu；Cu₂O+2HCl=CuCl₂+Cu+H₂O；FeO+2HCl=FeCl₂+H₂O；
（3）灰色粉末加入盐酸发生反应：Cu₂O+2HCl=CuCl₂+Cu+H₂O；FeO+2HCl=FeCl₂+H₂O，充分反应后过滤，得红色粉末铜6.4g，向滤液中加入适量的氯水后调节pH至Fe³⁺完全沉淀而Cu²⁺没有沉淀，过滤，得到的沉淀为Fe（OH）₃，沉淀灼烧至恒重，得棕红色固体为Fe₂O₃，依据铁原子个数守恒可知：
2FeO～2Fe²⁺～2Fe（OH）₃～Fe₂O₃，
72g                      160g
m（FeO）                  8g           解得：m（FeO）=7.2g；
依据铜原子个数守恒可知：
Cu₂O～Cu+Cu²⁺
 144g 64g  
 m（Cu₂O） 6.4g                         解得：m（Cu₂O）=14.4g
m（FeO）+m（Cu₂O）=7.2g+14.4g=21.6g，所以原灰色固体含有FeO、Cu₂O，不含有铜；
故答案为：FeO、Cu₂O．

点评：本题为实验题，明确铜及其化合物的性质是解题关键，注意原子个数守恒在计算中的运用，题目难度较大．