Question

某校化學(xué)小組的同學(xué)將一批廢棄的線路板簡(jiǎn)單處理后，得到Cu、Al、Fe及少量Au、Pt等金屬的混合物，并設(shè)計(jì)了如下制備強(qiáng)酸銅和硫酸鋁晶體的方案：

回答下列問題：
（1）第②步加入H₂O₂是為了除去Fe²⁺，該反應(yīng)的離子方程式為

 

；
（2）濾渣2的主要成分是Fe（OH）₃和Al（OH）₃．由濾渣2制取Al₂（SO₄）₃?18H₂O實(shí)驗(yàn)過(guò)程的最后步驟是

 

．
（3）用第③步所得CuSO₄?5H₂O可制得Cu（OH）₂．化學(xué)活動(dòng)小組為探究Cu（OH）₂受熱分解產(chǎn)物及產(chǎn)物性質(zhì)，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)過(guò)程：取0.98g Cu（OH）₂固體加熱，有銅的氧化物生成，其質(zhì)量隨溫度變化如圖1所示，產(chǎn)物A、B的化學(xué)式分別為

 

和Cu₂O．通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)和圖象可以得出如下結(jié)論：高溫時(shí)B

 

（填“較穩(wěn)定”或“不穩(wěn)定”）；

活動(dòng)小組同學(xué)還進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：
①甲同學(xué)用圖2所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（夾持裝置末畫出），最終得出的結(jié)論是加熱時(shí)A可將NH₃氧化為N₂，A被還原為單質(zhì)Cu；支持甲同學(xué)結(jié)論的現(xiàn)象是

 

；
②乙同學(xué)用圖3所示實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
實(shí)驗(yàn)中觀察到混合粉末最終變成紅色物質(zhì)，同時(shí)生成一種無(wú)色、有刺激性氣味的氣體，該氣體化學(xué)式為

 

；
有人認(rèn)為乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)裝置中在裝B物質(zhì)的試管與燒杯之間需加一個(gè)防倒吸裝置，你認(rèn)為是否有必要

 

，若有必要請(qǐng)簡(jiǎn)述原因并加以改進(jìn)

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)題

分析：稀硫酸、濃硝酸混合酸后加熱，Cu、Al、Fe發(fā)生反應(yīng)生成Cu²⁺、Al³⁺、Fe²⁺；所以濾渣1 的成分是Pt和Au，濾液1中的離子是Cu²⁺、Al³⁺、Fe²⁺，第②步加H₂O₂的作用是把Fe²⁺氧化為Fe³⁺，該氧化劑的優(yōu)點(diǎn)是不引入雜質(zhì)，產(chǎn)物對(duì)環(huán)境物污染，調(diào)溶液PH的目的是使Fe³⁺和Al³⁺形成沉淀．所以濾液2的成分是Cu²⁺，經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶可得到CuSO₄?5H₂O晶體，濾渣2的成分為氫氧化鐵和氫氧化鋁，在濾渣中加NaOH，和Al（OH）₃反應(yīng)生成NaAlO₂，再在濾液中加H₂SO₄生成Al₂（SO₄）₃，蒸發(fā)、冷卻、結(jié)晶、過(guò)濾可得硫酸鋁晶體，以此解答該題．

解答： 解：稀硫酸、濃硝酸混合酸后加熱，Cu、Al、Fe發(fā)生反應(yīng)生成Cu²⁺、Al³⁺、Fe²⁺；所以濾渣1 的成分是Pt和Au，濾液1中的離子是Cu²⁺、Al³⁺、Fe²⁺，第②步加H₂O₂的作用是把Fe²⁺氧化為Fe³⁺，該氧化劑的優(yōu)點(diǎn)是不引入雜質(zhì)，產(chǎn)物對(duì)環(huán)境物污染，調(diào)溶液PH的目的是使Fe³⁺和Al³⁺形成沉淀．所以濾液2的成分是Cu²⁺，經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶可得到CuSO₄?5H₂O晶體，濾渣2的成分為氫氧化鐵和氫氧化鋁，在濾渣中加NaOH，和Al（OH）₃反應(yīng)生成NaAlO₂，再在濾液中加H₂SO₄生成Al₂（SO₄）₃，蒸發(fā)、冷卻、結(jié)晶、過(guò)濾可得硫酸鋁晶體，
（1）第②步加H₂O₂的作用是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，在堿性條件下可生成Fe（OH）₃，反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+4OH^-=2Fe（OH）₃，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+4OH^-=2Fe（OH）₃；
（2）在濾渣中加H₂SO₄，生成Fe₂（SO₄）₃和Al₂（SO₄）₃，再加Al粉和Fe₂（SO₄）₃生成Al₂（SO₄）₃，經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥可得硫酸鋁晶體，所以最后的操作步驟為過(guò)濾、洗滌、干燥，故答案為：過(guò)濾、洗滌、干燥；
（3）0.98gCu（OH）₂固體物質(zhì)的量為：0.01mol，依據(jù)分解圖象分析判斷，100°C時(shí)氫氧化銅分解產(chǎn)物為0.8g，高溫1100°C得到B為0.72g，根據(jù)氫氧化銅分解生成氧化銅和水判斷，Cu（OH）₂=CuO+H₂O；氧化銅摩爾質(zhì)量為80g/mol，所以推斷A為CuO，B為Cu₂O，依據(jù)溫度圖象可知Cu₂O比CuO穩(wěn)定，
故答案為：CuO；較穩(wěn)定；
①如CuO在加熱條件下發(fā)生反應(yīng)生成Cu和N₂，則可觀察到硬質(zhì)玻璃管中黑色固體變成紅色，燒杯中導(dǎo)管口部產(chǎn)生氣泡，有無(wú)色、無(wú)味氣體生成，
故答案為：硬質(zhì)玻璃管中黑色固體變成紅色，燒杯中導(dǎo)管口部產(chǎn)生氣泡，有無(wú)色、無(wú)味氣體生成；
②混合粉末最終變成紅色物質(zhì)，同時(shí)生成一種無(wú)色、有刺激性氣味的氣體，說(shuō)明生成Cu和SO₂，生成的SO₂氣體易與NaOH溶液反應(yīng)，會(huì)使體系內(nèi)壓強(qiáng)減小造成倒吸，可在導(dǎo)管末端連接一倒置的漏斗，漏斗邊緣剛剛沒于液面以下，以起到尾氣吸收，且能防止倒吸的作用，
故答案為：SO₂；需要；試驗(yàn)中生成的SO₂氣體易與NaOH溶液反應(yīng)，會(huì)使體系內(nèi)壓強(qiáng)減小造成倒吸，可在導(dǎo)管末端連接一倒置的漏斗，漏斗邊緣剛剛沒于液面以下．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)制備以及性質(zhì)驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)方法、現(xiàn)象分析、產(chǎn)物判斷，為高頻考點(diǎn)和常見題型，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾椋�注意把握物質(zhì)的性質(zhì)以及實(shí)驗(yàn)的原理和方法，難度中等．