问题 问答题

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]

取少量粉末放入足量稀硫酸中,在所得溶液中再滴加KSCN试剂.

(1)若假设1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(不需要写出反应的方程式)______.

[探究延伸]

经实验分析,确定红色粉末为Fe2O3和Cu2O的混合物.

(3)该实验小组的甲同学欲用加热法测定Cu2O的质量分数.取a g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b g(b>a),则混合物中Cu2O的质量分数为______.

(4)该实验小组的乙同学取一定量固体,向其中逐滴滴入稀硫酸,至固体恰好完全溶解,并向溶液中滴加KSCN,溶液不变红色.则Fe2O3和Cu2O的物质的量之比为:______.

(5)该实验小组的丙同学在甲和乙基础上,取a g固体粉末,用足量的H2还原,将反应后得到的固体溶于50mL c mol/L的稀硝酸中,固体完全溶解,向溶液中滴加KSCN,溶液也不变红色.则该同学可收集到的气体(标况下)______ mL(用含a的式子表示,需化简,不必换算成小数,下同),稀硝酸的浓度c=______mol/L.

答案

(1)若红色粉末是Fe2O3,Fe2O3与硫酸反应生成硫酸铁,没有红色不溶物,滴加KSCN溶液,溶液变为红色,故答案为:没有红色不溶物,滴加KSCN溶液,溶液变为红色;

(2)红色粉末若是Fe2O3和Cu2O的混合物,放入足量稀硫酸中会有Cu生成,Cu能将Fe3+还原为Fe2+,滴加KSCN试剂后溶液可能不变红色,所以说法不合理,

故答案为:不合理;Cu能将Fe3+还原为Fe2+

(3)Cu2O~~~2CuO  质量增重△w  

    144 g                 16 g  

  m(Cu2O)                (b-a) g       

m(Cu2O)=

144g×(b-a)g
16g
=9(b-a)g,

故混合物中Cu2O的质量分数为

9(b-a)g
ag
×100%=
100(b-a)
a
%,

故答案为:

100(b-a)
a
%;

(4)发生反应Cu2O+H2SO4=Cu+CuSO4+H2O,Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO43+3H2O,Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+,固体恰好完全溶解,向溶液中滴加KSCN,溶液不变红色,则生成Cu能与Fe3+恰好完全反应Fe2+,有如下关系式:Cu2O~Cu~2Fe3+~Fe2O3,故混合物中n(Cu2O)=n(Fe2O3),所以n(Cu2O):n(Fe2O3)=1:1,故答案为:1:1;

(5)混合物中n(Cu2O):n(Fe2O3)=1:1,所以n(Cu2O)=n(Fe2O3)=

ag
144g/mol+160g/mol
=
a
304
mol,

用足量的H2还原,固体为Fe、Cu,固体完全溶解于稀硝酸中,向溶液中滴加KSCN,溶液也不变红色,数目生成硝酸亚铁、硝酸铜,同时生成NO,

根据元素守恒、电荷守恒有n(NO)×3=

a
304
mol×2×2+
a
304
mol×2×2,解得n(NO)=
a
114
mol,所以NO气体的体积为
a
114
mol×22.4L/mol=
22.4
114
L=
11200
57
mL;

原硝酸溶液中n(HNO3)=n(NO)+2n[Fe(NO32]+2n[Cu(NO32]=

a
114
mol+
a
304
mol×2×2+
a
304
mol×2×2=
4a
114
mol,故原硝酸的浓度c=
4a
114
mol
0.05L
=
40a
57
mol/L,

故答案为:

11200
57
40a
57

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