Question

6．某實(shí)驗(yàn)小組用工業(yè)上廢棄固體（主要成分Cu₂S和Fe₂O₃）混合物制取粗銅和Fe₂（SO₄）₃晶體，設(shè)計(jì)的操作流程如下：

（1）③的實(shí)驗(yàn)操作中用到的玻璃儀器有漏斗、燒杯、玻璃棒．
（2）③④操作中會(huì)有一種氣體生成，若在實(shí)驗(yàn)室制備該氣體，可選擇下列哪些裝置cd．

（3）溶液B在空氣中放置有可能變質(zhì)，如何檢驗(yàn)溶液B是否變質(zhì)：取少量溶液B于試管中，加入KSCN溶液看是否變?yōu)榧t色，如果變?yōu)榧t色則證明存在Fe³⁺，即原溶液已變質(zhì)．
（4）溶液B加稀硫酸酸化后加強(qiáng)氧化劑x，試劑x最好選擇下列哪種試劑b（填序號(hào)）．
a．Cl₂ b．H₂O₂　　　c．KMnO₄
試劑x在酸性條件下與溶液B反應(yīng)的離子方程式為H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O．
（5）由溶液C經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶過濾等操作得Fe₂（SO₄）₃晶體．

Answer 1

分析 廢棄固體主要成分Cu₂S和Fe₂O₃，灼燒廢氣固體發(fā)生反應(yīng)Cu₂S+2O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SO₂+2CuO，所以氣體a是SO₂，固體A是CuO和Fe₂O₃，固體A和稀硫酸混合，發(fā)生的反應(yīng)為CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O、Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，所以溶液A中成分為CuSO₄、Fe₂（SO₄）₃，向溶液A中加入過量Fe屑，發(fā)生反應(yīng)CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu、2Fe₂（SO₄）₃+Fe=3FeSO₄，所以固體B成分是Fe、Cu，濾液B成分為FeSO₄，固體B和稀硫酸混合，F(xiàn)e和稀硫酸反應(yīng)生成FeSO₄，Cu和稀硫酸不反應(yīng)，過濾得到固體粗銅；
向?yàn)V液B中加入試劑X得到溶液C，將溶液C濃縮結(jié)晶得到硫酸鐵晶體，濾液B中成分是FeSO₄，需要加入氧化劑雙氧水將FeSO₄氧化為硫酸鐵，所以試劑x是H₂O₂．
（1）③的實(shí)驗(yàn)操作是過濾；
（2）操作②、④中均加入稀硫酸③中加入過量鐵，所以③④操作中有H₂生成，實(shí)驗(yàn)室用Zn和稀硫酸反應(yīng)制取氫氣，固液反應(yīng)不需要加熱，cd均可；
（3）Fe²⁺在空氣中容易被氧化生成Fe³⁺，與KSCN溶液作用顯紅色；
（4）Cl₂、KMnO₄與Fe²⁺反應(yīng)后均引入新的雜質(zhì)，過氧化氫為綠色氧化劑；
（5）將溶液C濃縮結(jié)晶得到硫酸鐵晶體．

解答 解：（1）廢棄固體主要成分Cu₂S和Fe₂O₃，灼燒廢氣固體發(fā)生反應(yīng)Cu₂S+2O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SO₂+2CuO，所以氣體a是SO₂，固體A是CuO和Fe₂O₃，固體A和稀硫酸混合，發(fā)生的反應(yīng)為CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O、Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，所以溶液A中成分為CuSO₄、Fe₂（SO₄）₃，向溶液A中加入過量Fe屑，發(fā)生反應(yīng)CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu、2Fe₂（SO₄）₃+Fe=3FeSO₄，操作③分離難溶性固體和溶液，所以該操作是過濾，固體B成分是Fe、Cu，濾液B成分為FeSO₄，該實(shí)驗(yàn)操作中用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗，
故答案為：燒杯、漏斗、玻璃棒；
（2）③④操作中會(huì)有一種氣體生成，該氣體是氫氣，若在實(shí)驗(yàn)室制備該氣體，可以用鋅和稀硫酸反應(yīng)制取，該反應(yīng)的反應(yīng)物為固液混合、不需要加熱，所以應(yīng)該選取固液混合不加熱型裝置，所以可選擇cd裝置，
故答案為：cd；
（3）溶液B中成分是FeSO₄，F(xiàn)eSO₄不穩(wěn)定，易被空氣氧化生成硫酸鐵，鐵離子和KSCN溶液反應(yīng)生成絡(luò)合物硫氰化鐵，導(dǎo)致溶液呈血紅色，所以可以用KSCN溶液檢驗(yàn)硫酸亞鐵是否變質(zhì)，其檢驗(yàn)方法是：取少量溶液倒入試管中，向試管中加入幾滴KSCN溶液，如果溶液變?yōu)檠�紅色，說明含有鐵離子，否則不含鐵離子，
故答案為：取少量溶液B于試管中，加入KSCN溶液看是否變?yōu)榧t色，如果變?yōu)榧t色則證明存在Fe³⁺，即原溶液已變質(zhì)；
（4）溶液B加稀硫酸酸化后加強(qiáng)氧化劑x，且反應(yīng)后不能產(chǎn)生雜質(zhì)，氯氣和高錳酸鉀能將亞鐵離子氧化為鐵離子，但引進(jìn)新的雜質(zhì)，雙氧水和硫酸亞鐵反應(yīng)生成硫酸鐵和水，不產(chǎn)生新的雜質(zhì)，故選b，雙氧水具有氧化性，能將硫酸亞鐵氧化為硫酸鐵，自身被還原為水，所以試劑x在酸性條件下與溶液B反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂ +2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：b；2Fe²⁺+H₂O₂ +2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（5）由溶液C經(jīng)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾等操作可得Fe₂（SO₄）₃晶體，
故答案為：加熱濃縮；冷卻結(jié)晶．

點(diǎn)評(píng) 本題考查混合物的分離和提純，側(cè)重考查學(xué)生分析問題、實(shí)驗(yàn)操作、思維縝密性等能力，明確物質(zhì)的性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，能從整體上分析各個(gè)步驟發(fā)生的反應(yīng)，能正確書寫相應(yīng)的化學(xué)方程式和離子方程式，題目難度中等．