Question

一學習小組利用下圖所示裝置，對某含少量Fe的廢銅屑進行銅含量的測定，并探究利用其制備硫酸銅溶液。

（1）向A中加入10g廢銅屑樣品，關閉彈簧夾，打開B活塞向A注入足量稀硫酸后關閉。①此時裝置C中產(chǎn)生的現(xiàn)象是                                                。    

②反應進行到A中不再產(chǎn)生氣泡時，若C中收集到448mL（已換算成標準狀況）氣體，則該廢銅屑中銅的質(zhì)量百分含量為            。

（2）接下來使Cu完全溶解的操作是：

① 拆除C、D裝置后，打開彈簧夾

②____________________________________________________________________

（3）為使A中固體加快溶解速率，以下方法運用合理的是             。

a.對A裝置加熱；b.向A內(nèi)加入少量Fe₂O₃；c.向A內(nèi)加入少量CuO；d.增大空氣通入量；e.向A內(nèi)加入少量FeSO₄；f.向A內(nèi)加入少量H₂O

（4）將A中溶液倒入燒杯內(nèi)，加入Cu₂(OH)₂CO₃將其調(diào)節(jié)至pH=4時，溶液中鐵元素被完全沉淀，過濾后即得紅褐色沉淀與硫酸銅溶液。

①此過程的離子反應方程式是                                                        。

②檢驗溶液中鐵元素是否被完全沉淀最好的方法是___________

a.取樣于試管→滴加KSCN溶液

b.取樣于試管→滴加酸性KMnO₄溶液

c.取樣于試管→紙上層析后→ 噴KSCN溶液；

（5）有同學認為，可以不用測量氣體法計算廢銅屑中銅的質(zhì)量百分含量，其具體操作步驟可續(xù)寫為：              。

 

Answer 1

【答案】

（1）①水面下降，水順長導管排入D中 （2分）  ②88.8% （2分）

（2）②持續(xù)將空氣通入A中，至A中固體全部消失，（2分）再繼續(xù)通入一段時間空氣后，關閉彈簧夾，停止通入空氣。（2分）

（3）a b d e   （2分）

（4）①Cu₂(OH)₂CO₃ + H⁺ + Fe³⁺ = 2Cu²⁺ + Fe(OH)₃↓ + CO₂↑（2分）    ②c （2分）

（5）將（4）中所得紅褐色沉淀洗滌、干燥、稱量、計算（2分）

【解析】

試題分析：（1）①A中的廢銅屑含有鐵加入稀硫酸反應生成氫氣，裝置C是排水量氣裝置，現(xiàn)象是C中液面下降，水被排到D中；

②10g廢銅屑樣品，反應進行到A中不再產(chǎn)生氣泡時，若C中收集到448mL（已換算成標準狀況）氣體為氫氣物質(zhì)的量為0.02mol，F(xiàn)e+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，鐵物質(zhì)的量為0.02mol，質(zhì)量為0.02mol×56g/mol=1.12g，該廢銅屑中銅的質(zhì)量百分含量=(10g−1.12g)/10g×100%=88.8%；

（2）拆除C、D裝置后，打開彈簧夾，持續(xù)將空氣通入A中，鐵和硫酸反應生成的亞硫酸亞鐵會被空氣中的氧氣氧化為硫酸鐵，鐵離子具有氧化性能氧化溶解銅，至A中固體全部；消失反應的離子方程式為：4Fe²⁺+O₂ +4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，再繼續(xù)通入一段時間空氣后，關閉彈簧夾，停止通入空氣.

（3）為使A中固體加快溶解速率:

a．對A裝置加熱，會加快反應速率，故a正確；

b．向A內(nèi)加入少量Fe₂O₃，溶解后自動鐵離子濃度會提高溶解銅的反應速率，故b正確；

c．向A內(nèi)加入少量CuO，和硫酸反應不能加快溶解速率，故c錯誤；

d．增大空氣通入量，自動氧氣濃度可以提高反應速率，故d正確；

e．向A內(nèi)加入少量FeSO₄，增大了亞鐵離子濃度能加快反應速率，故e正確；

f．向A內(nèi)加入少量H₂O，稀釋溶液濃度，反應速率減小，故f錯誤；

故選abde；

（4）①將A中溶液倒入燒杯內(nèi)，加入Cu₂（OH）₂CO₃將其調(diào)節(jié)至pH=4時，溶液中鐵被完全沉淀，過濾后即得紅褐色沉淀與硫酸銅溶液，此過程離子反應方程式是:

Cu₂（OH）₂CO₃+H⁺+Fe³⁺=2Cu²⁺+Fe（OH）₃↓+CO₂↑

②因為前面鐵元素都是Fe³⁺ ，所以要檢驗是否被完全沉淀，可以加入KSCN溶液進行檢驗，若，沒有紅色現(xiàn)象則說明鐵元素被沉淀完全。

（5）不用測量氣體法，可以依據(jù)沉淀方法，測定沉淀氫氧化鐵質(zhì)量，計算鐵元素質(zhì)量，得到銅的質(zhì)量，計算廢銅屑中銅的質(zhì)量百分含量，沉淀實驗方法為：得到的氫氧化鐵沉淀洗滌、干燥、稱量、計算.

考點：本題考查的是物質(zhì)性質(zhì)的探究實驗方法和實驗設計。