Question

20．三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或二者的混合物．探究过程如下：
查阅资料：Cu₂O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l：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，在所得溶液中滴加KSCN试剂．
（1）若假设1成立，则实验现象是固体全溶，溶液变为血红色．
（2）若假设2成立，则实验现象是有红色固体剩余，溶液变蓝，加入KSCN时，溶液不变红色．
（3）若固体放入足量稀硫酸中，经充分反应后，固体全部溶解，滴加KSCN试剂时，溶液不变红色，则证明假设3（填数字）成立，写出可能发生的离子方程式Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O，Cu₂O+2H⁺=Cu²⁺+Cu+H₂O，2Fe³⁺+Cu═2Fe+Cu²⁺．
（4）经实验分析，确定红色粉末为Fe₂O₃和Cu₂O的混合物．实验小组欲用加热法测定Fe₂O₃的质量分数．取ag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Fe₂O₃的质量分数为$\frac{9（b-a）}{a}$×100%．

Answer 1

分析 （1）Fe³⁺遇到KSCN溶液呈红色；
（2）Cu₂O遇到酸生成Cu和硫酸铜，无Fe³⁺所以溶液也不变红；
（3）铜不溶于稀硫酸，所以铜只能被铁离子氧化；
（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．

解答 解：（1）若假设1成立，Fe₂O₃与稀硫酸反应生成Fe³⁺，固体溶解遇到KSCN溶液呈红色，
故答案为：固体全溶，溶液变为血红色．
（2）由资料知Cu₂O溶于稀硫酸生成Cu和CuSO₄，铜为红色固体不溶水，铜离子的颜色为蓝色所以溶液变蓝，因溶液中无Fe³⁺所以滴加KSCN试剂也不变红，
故答案为：有红色固体生成，溶液变蓝，加入KSCN时，溶液不变红色；
（3）因为Cu₂O溶于硫酸生成Cu和CuSO₄，而H₂SO₄不能溶解Cu，所以混合物中必须有Fe₂O₃存在，使其生成的Fe³⁺溶解产生的Cu，若固体全部溶解，则一定存在Fe₂O₃和Cu₂O，涉及的反应有Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、Cu₂O+2H⁺=Cu²⁺+Cu+H₂O、2Fe³⁺+Cu═2Fe+Cu²⁺，
故答案为：3；Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O，Cu₂O+2H⁺=Cu²⁺+Cu+H₂O，2Fe³⁺+Cu═2Fe+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%．

点评 本题考查实验的设计及评价，以及物质的组成及含量的测定，本题难度中等，做题时要特别重视题干所给给信息的应用，掌握基础是关键．