Question

某研究所對含硫酸亞鐵和硫酸銅的工業(yè)廢料進行相關的研究。實驗過程如下：

回答下列問題：
（1）濾渣的成分為            ，操作①的名稱為            。
（2）上圖溶液B中所發(fā)生反應的離子方程式為                  。
（3）實驗要求向溶液B中通入過量的空氣，證明通入空氣過量的方法是           。
（4）操作③第一步需要的儀器除了酒精燈、鐵架臺外，還需要         、         。
（5）某同學利用下面裝置制備氫氣并利用氫氣還原某金屬氧化物，根據要求回答問題。

①請設計一個實驗方案驗證H₂的還原性并檢驗其氧化產物，其裝置連接順序是A→_____→_____→_____→D（除D裝置外，其它裝置不能重復使用），最后D裝置中所加藥品為____________，其作用是___________________。
②點燃B處酒精燈之前必須進行的操作是____________________。

Answer 1

（1）Fe、Cu；過濾（2）4Fe²⁺+O₂+8NH₃+10H₂O=8NH₄⁺+4Fe(OH)₃↓
（3）取上層清液少許于試管中，加入酸性高錳酸鉀溶液，酸性高錳酸鉀溶液的紫色不變（無變化）。（4）蒸發(fā)皿、玻璃棒
(5)①A—C—B—D—D；堿石灰；防止空氣中水蒸氣進入前面裝置中②檢驗氫氣的純度。

試題分析：（1）向含有硫酸亞鐵和硫酸銅的工業(yè)廢料中加入過量的稀硫酸來溶解該混合物，防止硫酸亞鐵和硫酸銅的水解。然后加入過量的還原鐵粉，發(fā)生反應：CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu, Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑.所以過濾得到的濾渣主要成分是置換出來的Cu和過量的Fe粉。濾液的成分是FeSO₄。（2）向濾液中加入足量的氨氣，發(fā)生反應：FeSO₄+2NH₃+2H₂O=Fe(OH)₂↓+ (NH₄)₂SO₄. 再通足量的空氣，發(fā)生反應：4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O=4Fe(OH)₃.總反應方程式為：4FeSO₄+O₂+8NH₃+10H₂O=4Fe(OH)₃↓+ 4(NH₄)₂SO₄.，離子方程式為：4Fe²⁺+O₂+8NH₃+10H₂O=8NH₄⁺+4Fe(OH)₃↓。將4Fe(OH)₃過濾出來，洗滌干凈，然后灼燒，4Fe(OH)₃分解產生鐵紅—氧化鐵和水。（3）實驗要求向溶液B中通入過量的空氣，證明通入空氣過量的方法是取上層清液少許于試管中，加入酸性高錳酸鉀溶液，酸性高錳酸鉀溶液的紫色無變化，就證明無Fe²⁺,即空氣足量把Fe²⁺完全變?yōu)镕e³⁺。（4）溶液C的主要成分是(NH₄)₂SO₄。要得到(NH₄)₂SO₄晶體，在操作③第一步需要的儀器有酒精燈、鐵架臺、蒸發(fā)皿、玻璃棒。（5）①利用A裝置發(fā)生反應Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑制H₂，再通過C裝置用濃硫酸來干燥氫氣，在把干燥的氫氣通過裝有CuO的硬質玻璃管的B裝置，使氫氣發(fā)生氧化還原反應。然后通過裝有無水硫酸銅的干燥管D來檢驗反應的產物，最后要再通過裝有堿石灰的干燥管D來防止空氣中水蒸氣進入前面裝置中②檢驗氫氣的純度。因此裝置連接順序是A—C—B—D—D。②由于氫氣是可燃性的氣體。在點燃B處酒精燈之前必須檢驗氫氣的純度，否則會發(fā)生爆炸。₄)₂SO₄、鐵紅的過程及原理和驗證H₂的還原性并檢驗其氧化產物的實驗裝置的選擇、連接、注意事項等知識。