Question

2．一學(xué)習(xí)小組利用下圖所示裝置，對(duì)某含少量Fe的廢銅屑進(jìn)行銅含量的測(cè)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(guān)閉彈簧夾，打開(kāi)B活塞向A注入足量稀硫酸后關(guān)閉．此時(shí)裝置C中發(fā)生的現(xiàn)象是水面下降，水順長(zhǎng)導(dǎo)管排入D中．
（2）反應(yīng)進(jìn)行到A中不再產(chǎn)生氣泡時(shí)，拆除C、D裝置后，為了使A中固體全部消失，①接下來(lái)的操作是：打開(kāi)彈簧夾，持續(xù)將空氣通入A中．
②該過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
③為使A中固體加快溶解速率，以下方法運(yùn)用合理的是a b d e．
a．對(duì)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
（3）待A中固體全部溶解后，再繼續(xù)通入一段時(shí)間空氣后，關(guān)閉彈簧夾，停止通入空氣．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(shí)，溶液中鐵被完全沉淀，過(guò)濾后即得紅褐色沉淀與硫酸銅溶液，此過(guò)程離子反應(yīng)方程式是Cu₂（OH）₂CO₃+H⁺+Fe³⁺=2Cu²⁺+Fe（OH）₃↓+CO₂↑．
（4）有同學(xué)認(rèn)為，可以不用測(cè)量氣體法計(jì)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(xiě)為：將（4）中所得紅褐色沉淀洗滌、干燥、稱量、計(jì)算．

Answer 1

分析 （1）A中的廢銅屑含有鐵加入稀硫酸反應(yīng)生成氫氣，裝置C是排水量氣裝置；
（2）①拆除C、D裝置后，打開(kāi)彈簧夾，持續(xù)將空氣通入A中，至A中固體全部消失，再繼續(xù)通入一段時(shí)間空氣后，關(guān)閉彈簧夾，停止通入空氣；
②依據(jù)酸性環(huán)境下氧氣能夠氧化二價(jià)鐵離子生成三價(jià)鐵離子，三價(jià)鐵離子能夠與銅反應(yīng)生成銅離子與二價(jià)鐵離子；
③加快A中的固體溶解速率增大，可以依據(jù)影響反應(yīng)速率的因素分析；
（3）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(shí)，溶液中鐵被完全沉淀，過(guò)濾后即得紅褐色沉淀與硫酸銅溶液，依據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象和反應(yīng)物和產(chǎn)物分析書(shū)寫(xiě)離子方程式；
（4）測(cè)定沉淀質(zhì)量計(jì)算鐵元素質(zhì)量來(lái)計(jì)算得到銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）A中的廢銅屑含有鐵加入稀硫酸反應(yīng)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；
故答案為：水面下降，水順長(zhǎng)導(dǎo)管排入D中；
（2）①拆除C、D裝置后，為了使A中固體全部消失，打開(kāi)彈簧夾，持續(xù)將空氣通入A中；
故答案為：打開(kāi)彈簧夾，持續(xù)將空氣通入A中；
②拆除C、D裝置后，打開(kāi)彈簧夾，持續(xù)將空氣通入A中，生成的亞鐵離子被空氣中 的氧氣氧化為鐵離子，離子方程式：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，鐵離子和銅反應(yīng)生成亞鐵離子，離子方程式：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
故答案為：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O；2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
③為使A中固體加快溶解速率，
a．對(duì)A裝置加熱，溫度升高會(huì)加快反應(yīng)速率，故a正確；
b．向A內(nèi)加入少量Fe₂O₃，溶解后自動(dòng)鐵離子濃度會(huì)提高溶解銅的反應(yīng)速率，故b正確；
c．向A內(nèi)加入少量CuO，和硫酸反應(yīng)不能加快溶解速率，故c錯(cuò)誤；
d．增大空氣通入量，自動(dòng)氧氣濃度可以提高反應(yīng)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(yīng)速率，故e正確；
f．向A內(nèi)加入少量H₂O，稀釋溶液濃度，反應(yīng)速率減小，故f錯(cuò)誤；
故選abde；
（3）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(shí)，溶液中鐵被完全沉淀，過(guò)濾后即得紅褐色沉淀與硫酸銅溶液，此過(guò)程離子反應(yīng)方程式是：Cu₂（OH）₂CO₃+H⁺+Fe³⁺=2Cu²⁺+Fe（OH）₃↓+CO₂↑，
故答案為：Cu₂（OH）₂CO₃+H⁺+Fe³⁺=2Cu²⁺+Fe（OH）₃↓+CO₂↑；
（4）不用測(cè)量氣體法，可以依據(jù)沉淀方法，測(cè)定沉淀氫氧化鐵質(zhì)量，計(jì)算鐵元素質(zhì)量，得到銅的質(zhì)量，計(jì)算廢銅屑中銅的質(zhì)量百分含量，沉淀實(shí)驗(yàn)方法為：將得到的氫氧化鐵沉淀洗滌、干燥、稱量、計(jì)算，
故答案為：將（4）中所得紅褐色沉淀洗滌、干燥、稱量、計(jì)算．

點(diǎn)評(píng) 本題為實(shí)驗(yàn)題，考查了物質(zhì)性質(zhì)的探究實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，熟悉物質(zhì)的性質(zhì)是解題關(guān)鍵，注意影響反應(yīng)速率因素，題目難度中等．