【題目】某實驗小組用工業(yè)上廢渣(主要成分Cu2SFe2O3)制取純銅和綠礬(FeSO4·7H2O)產(chǎn)品,設計流程如下:

(1)在實驗室中,欲用98%的濃硫酸(密度為1.84g·mL1)配制500mL1.0mol·L1的硫酸,需要取98%的濃硫酸______________mL(小數(shù)點后面保留一位有效數(shù)字);需要的儀器除量筒、燒杯、玻璃棒、膠頭滴管,還有________。

(2)該小組同學設計如裝置模擬廢渣在過量氧氣中焙燒,并驗證廢渣中含硫元素。

①置A中反應的化學方程式為_________;D裝置起安全瓶作用____________ ,E裝置中的現(xiàn)象是________

②反應裝置不完善,為避免空氣污染,要加裝尾氣處理裝置所用試劑為________________溶液。

(3)從下列圖中選擇合適的裝置,寫出步驟⑤中進行的操作順序 _______(填序號)

(4)為測定產(chǎn)品中綠礬的質(zhì)量分數(shù),稱取30.0g樣品溶于水配成250mL溶液,取25.00mL溶液于錐形瓶中,用0.1000mol·L1酸性KMnO4溶液進行滴定,反應為:10FeSO4+8H2SO4+2KMnO4=2MnSO4+5Fe2(SO4)3+K2SO4+8H2O.實驗所得數(shù)據(jù)如下表所示:

滴定次數(shù)

1

2

3

4

KMnO4溶液體積/mL

19.10

20.02

19.98

20.00

①第1組實驗數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常,造成這種異常的原因可能是________(填代號).

a.酸式滴管定管用蒸餾水洗凈后未用標準液潤洗

b.錐形瓶洗凈后未干燥

c.滴定終點時俯視讀數(shù)

d.滴定前尖嘴有氣泡,滴定后氣泡消失

②根據(jù)表中數(shù)據(jù),計算所得產(chǎn)品中綠礬的質(zhì)量分數(shù)為________。

【答案】27.2 500mL容量瓶 2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2 防倒吸 品紅溶液褪色 NaOH溶液 cb c 92.7%

【解析】

廢棄固體主要成分Cu2SFe2O3,灼燒廢氣固體發(fā)生反應Cu2S+2O2SO2+2CuO,所以氣體aSO2,固體ACuOFe2O3,固體A和稀硫酸混合,發(fā)生的反應為CuO+H2SO4=CuSO4+H2O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO43+3H2O,所以溶液A中成分為CuSO4、Fe2(SO43,向溶液A中加入過量Fe屑,發(fā)生反應CuSO4+Fe=FeSO4+Cu、Fe2(SO43+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,Fe和稀硫酸反應生成FeSO4,Cu和稀硫酸不反應,過濾得到固體粗銅,硫酸亞鐵溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶得到綠礬,據(jù)此分析解答。

(1)根據(jù)公式c=1000pw/M計算出c(H2SO4)=1000mL/L×98%×1.84g·mL1÷98g/mol=18.4mol/L,再根據(jù)c(濃溶液)V(濃溶液)=c(稀溶液)V(稀溶液得出,需要取98%的濃硫酸的體積為V(濃溶液)=500mL×1.0mol·L1÷18.4mol/L=27.2mL,由濃溶液配制稀溶液需要的儀器有量筒、燒杯、玻璃棒、500mL容量瓶、膠體滴管,所以需要的儀器除量筒、燒杯、玻璃棒外、膠頭滴管,還有500mL容量瓶,故答案為:27.2;500mL容量瓶。

(2)①裝置A中是Na2O2與水反應生成NaOH和氧氣,反應的化學方程式為:2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2;裝置D可以防止液體倒吸,所以D裝置作用是安全瓶,根據(jù)流程圖可知,焙燒以后產(chǎn)生的氣體是SO2,SO2能使品紅溶液褪色,則E裝置中的現(xiàn)象是品紅溶液褪色,故答案為:2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑;防倒吸;品紅溶液褪色

②為避免空氣污染,需要有尾氣吸收裝置,一般情況下用NaOH溶液吸收酸性氣體,同時還應注意防倒吸,故答案為:NaOH溶液。

(3)根據(jù)流程圖可知,步驟⑤是由硫酸亞鐵溶液得到綠礬,一般步驟為蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌和干燥,所以答案選cb,故答案為:cb。

(4)①第1組實驗數(shù)據(jù)明顯比其他數(shù)據(jù)偏小,a.酸式滴定管用蒸餾水洗凈后未用標準液潤洗,導致標準溶液濃度減小,消耗標準液的體積增大,數(shù)據(jù)偏大,故a錯誤;b.錐形瓶洗凈后未干燥對測定結果無影響,故b錯誤;c.滴定終點時俯視讀數(shù),導致標準液的終點讀數(shù)偏小,數(shù)據(jù)偏小,故c正確;d.滴定前尖嘴有氣泡,滴定后氣泡消失,導致標準液的體積偏大,數(shù)據(jù)偏大,故d錯誤;答案選c,故答案為:c。

②由表中數(shù)據(jù),求2,3,4次的平均值為20.00mL,消耗高猛酸鉀的物質(zhì)的量為0.1mol/L×0.02L=0.002mol,再根據(jù)化學反應10FeSO4+8H2SO4+2KMnO4=2MnSO4+5Fe2(SO43+K2SO4+8H2O,所得產(chǎn)品中綠礬的質(zhì)量分數(shù)為(0.01mol×10×278g/mol)÷30.0g×100%=92.7%,故答案為:92.7%。

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B

C

D

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Fe

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弱電解質(zhì)

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NH3

H3PO4

Fe(OH)3

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C2H5OH

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