Question

18．一學(xué)習(xí)小組利用如圖所示裝置，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．①此時(shí)裝置C中產(chǎn)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)，若C中收集到448mL（已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體，則該廢銅屑中銅的質(zhì)量百分含量為88.8%．
（2）接下來(lái)使Cu完全溶解的操作是：
①拆除C、D裝置后，打開(kāi)彈簧夾
②持續(xù)將空氣通入A中，至A中固體全部消失
（3）為使A中固體加快溶解速率，以下方法運(yùn)用合理的是abde．
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
（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(shí)，溶液中鐵元素被完全沉淀，過(guò)濾后即得紅褐色沉淀與硫酸銅溶液．
①此過(guò)程的離子反應(yīng)方程式是Cu₂（OH）₂CO₃+H⁺+Fe³⁺=2Cu²⁺+Fe（OH）₃↓+CO₂↑．
②檢驗(yàn)溶液中鐵元素是否被完全沉淀最好的方法是c
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(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(chēng)量、計(jì)算．

Answer 1

分析 （1）①A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；
②10g廢銅屑樣品，反應(yīng)進(jìn)行到A中不再產(chǎn)生氣泡時(shí)，若C中收集到448mL（已換算成標(biāo)準(zhǔn)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，計(jì)算得到銅的質(zhì)量計(jì)算銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（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，鐵離子和銅反應(yīng)生成亞鐵離子，至A中固體全部消失；
（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；
（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(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；
②溶液中的鐵元素主要是鐵離子，用KSCN溶液可以檢驗(yàn)鐵離子，為了不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，不能直接滴加KSCN溶液；
（5）依據(jù)題干信息不用測(cè)定氣體體積，可以依據(jù)沉淀法測(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）①A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；
②10g廢銅屑樣品，反應(yīng)進(jìn)行到A中不再產(chǎn)生氣泡時(shí)，若C中收集到448mL（已換算成標(biāo)準(zhǔn)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=$\frac{10g-1.12g}{10g}$×100%=88.8%，
故答案為：88.8%；
（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，鐵離子和銅反應(yīng)生成亞鐵離子，至A中固體全部消失，
故答案為：持續(xù)將空氣通入A中，至A中固體全部消失；
（3）為使A中固體加快溶解速率，
a．對(duì)A裝置加熱，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；
（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(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↑；
②溶液中的鐵元素主要是鐵離子，用KSCN溶液可以檢驗(yàn)鐵離子，為了不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，不能直接滴加KSCN溶液，所以可以用紙上層析后，噴KSCN溶液的方法，
故選c；
（5）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：得到的氫氧化鐵沉淀洗滌、干燥、稱(chēng)量、計(jì)算，
故答案為：將（4）中所得紅褐色沉淀洗滌、干燥、稱(chēng)量、計(jì)算．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的探究實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，掌握物質(zhì)性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)反應(yīng)原理是解題關(guān)鍵，題目難度中等．