Question

【題目】某工業鐵紅（Fe2O3）樣品中可能混有一種黑色的金屬氧化物雜質．根據工業制取鐵紅分析，該雜質可能是FeO或CuO，興趣小組同學為探究樣品中是否含有雜質及雜質的成分，進行如下實驗．

（1）甲組同學分別取質量相等的樣品和Fe2O3，加入試管Ⅰ、Ⅱ中，然后加入等體積稀硫酸進行如圖對照實驗，并得出結論：樣品中不含雜質，你認為該結論__（填“合理”或“不合理”．）

（2）乙組同學按下列步驟進行實驗：

收集資料

①上述三種氧化物在加熱條件下，都能與氫氣反應得到相應的金屬單質和水．

②三種氧化物中氧元素的質量分數由大到小的順序為__．

③鐵粉中混有少量銅時，難以從金屬顏色確定是否含有金屬銅．

（3）設計方案進行實驗

乙組同學用如圖裝置進行實驗（堿石灰是氧化鈣與氫氧化鈉固體混合物）．

①乙組同學的實驗裝置中，依次連接的合理順序為A→F→___→__→__→B，檢查裝置氣密性后，向各裝置中加入藥品，裝置F中試劑X是__溶液，

②下列實驗操作步驟的合理順序是__（填寫操作編號）．

a 加熱裝置D中反應管

b 檢驗H2的純度

c 打開裝置A中分液漏斗活塞，向圓底燒瓶中加入稀鹽酸

③該實驗處理尾氣的方法是_____________________．

實驗分析與結論

（4）乙組同學的兩次實驗數據如表：（兩次實驗工業鐵紅均與氫氣完全反應）

實驗編號	加入裝置D中工業鐵紅的質量（g）	實驗后裝置E的增重（g）
1	8.0	2.6
2	16.0	5.2

①分析數據，你的實驗結論是_____________．

②請幫助乙組同學設計實驗方案確認該樣品中雜質的成分______________．

Answer 1

【答案】不合理 氧化鐵、氧化亞鐵、氧化銅 C D E 氫氧化鈉 cba 將氫氣點燃或用氣球收集 該工業鐵紅樣品中含有FeO或CuO 取少量裝置D中的固體于試管中，加入足量稀硫酸，震蕩，若固體全部溶解，則含FeO，若固體不完全溶解，則含CuO

【解析】

（1）氧化鐵與硫酸反應，生成硫酸鐵，鐵離子為黃色，固體中一定有氧化鐵，和硫酸反應一定生成硫酸鐵，溶液一定顯黃色，故不合理；故填：不合理；

（2）把三種氧化物Fe2O3、FeO、CuO中氧原子個數變為3，則為Fe2O3、Fe3O3、Cu3O3，相對分子質量的大小為：Cu3O3＞Fe3O3＞Fe2O3相對分子質量越大，氧元素的質量分數越小，故三種氧化物中氧元素的質量分數由大到小的順序為：氧化鐵、氧化亞鐵、氧化銅；故填：氧化鐵、氧化亞鐵、氧化銅；

（3）設計方案進行實驗
①鋅與鹽酸反應生成氫氣和水，鹽酸具有揮發性，氫氣從A中逸出時，�；煊新然瘹浜退�蒸氣，為得到干燥的氫氣，氯化氫可以用氫氧化鈉溶液吸收，濃硫酸具有吸水性，可以干燥氫氣；然后通入D中與工業鐵紅反應，生成的水被堿石灰吸收，故乙組同學的實驗裝置中，依次連接的合理順序為A→F→C→D→E→B；故填：C；D；E；氫氧化鈉；

②實驗操作步驟的合理順序是：打開裝置A中分液漏斗活塞，向圓底燒瓶中加入稀鹽酸，收集一定量的氫氣，檢驗H2的純度，將純凈的氫氣通入裝置D中通一會，再加熱裝置D中反應管；否則易發生爆炸；故填：cba；
③該實驗處理尾氣的方法是將氫氣點燃或用氣球收集；故填：將氫氣點燃或用氣球收集。

實驗分析與結論
（4）①假設8g工業鐵紅全部是氧化鐵，氫氣與8g氧化鐵反應生成水的質量=8g×÷=2.7g
假設8g工業鐵紅全部是氧化亞鐵，氫氣與8g氧化亞鐵反應生成水的質量=8g×÷=2g
假設8g工業鐵紅全部是氧化銅，氫氣與8g氧化銅反應生成水的質量=8g×÷=1.8g，
而表中數據為2.6g，可能含有的兩種雜質生成的水都少于2.6g，說明樣品中有雜質，若雜質為FeO，則產物為Fe，若雜質為CuO，則產物為Cu．該工業鐵紅樣品中含有雜質或該工業鐵紅樣品中含有FeO或CuO；故填：該工業鐵紅樣品中含有FeO或CuO；
②取少量裝置D中的固體于試管中，加入足量稀硫酸，震蕩，若固體全部溶解，則含FeO，若固體不完全溶解，則含CuO。

故填：取少量裝置D中的固體于試管中，加入足量稀硫酸，震蕩，若固體全部溶解，則含FeO，若固體不完全溶解，則含CuO，因為銅與稀硫酸不反應。