Question

15．工业上以黄铜矿（主要成分CuFeS₂）为原料制备CuSO₄•5H₂O的主要流程如下：

（1）下列装置可用于吸收气体X的是bd（填代号）．

（2）某研究性学习小组用泡铜与CO反应来制取粗铜．
①装置B中的药品为碱石灰．
②实验时，依次进行如下操作：组装仪器、检验装置气密性、加装药品、通入气体、收集CO检验纯度、点燃酒精灯．

（3）熔渣Y的成分为Fe₂O₃和FeO，选用提供的试剂，设计实验验证熔渣中含有FeO．写出有关实验操作、现象与结论．提供的试剂：稀盐酸、稀硫酸、KSCN溶液、KMnO₄溶液、NaOH溶液、氯水．取少量熔渣，加过量稀硫酸溶解，向溶液中加入几滴高锰酸钾溶液，若溶液紫色褪去，则证明熔渣中含有FeO．
（4）向粗铜中加入硫酸和硝酸的混酸溶液制取硫酸铜时（杂质不参加反应），混酸中H₂SO₄与HNO₃的最佳物质的量之比为3：2．
（5）用滴定法测定所得产品中CuSO₄•5H₂O的含量，称取a g样品配成100mL溶液，取出20.00mL，用c mol•L^-1滴定剂 EDTA（H₂Y^2-）标准溶液滴定至终点（滴定剂不与杂质反应），消耗滴定剂b mL．滴定反应如下：Cu²⁺+H₂Y^2-═CuY^2-+2H⁺．则CuSO₄•5H₂O质量分数为$\frac{750c}{a}$%．滴定管用蒸馏水洗涤后，直接注入标准溶液，则会导致测定结果偏高．

Answer 1

分析 根据工业制备的流程，黄铜矿在空气中被烧后生成Cu₂O、Cu、SO₂以及熔渣，然后由Cu₂O、Cu制得粗铜最终制得CuSO₄•5H₂O，所以X是SO₂，
（1）气体X是二氧化硫，选择试剂吸收二氧化硫，不能产生新的污染气体，二氧化硫是酸性氧化物，结合选项中各物质的性质以及溶解度大小判断；
（2）①粗铜与CO反应生成二氧化碳，剩余CO有毒，需做燃烧处理，在此之前利用装置B吸收二氧化碳，据此解答即可；
②依据该实验的先后顺序回答即可；
（3）若Fe₂O₃中含有FeO，利用稀酸（非氧化性）溶解后生成的亚铁离子，则具有还原性，而给出的试剂中KMnO₄溶液具有强氧化性，可利用KMnO₄溶液褪色来证明；
（4）当硝酸根离子恰好反应时硫酸和硝酸的物质的量之比最佳，根据离子方程式计算即可；
（5）根据反应方程式及滴定数据计算出硫酸铜的物质的量，再计算出硫酸铜晶体的质量分数；根据CuSO₄•5H₂O质量分数的表达式分析误差；滴定管需要润洗，据此解答即可．

解答 解：根据工业制备的流程，黄铜矿在空气中被烧后生成Cu₂O、Cu、SO₂以及熔渣，然后由Cu₂O、Cu制得粗铜最终制得CuSO₄•5H₂O，所以X是SO₂，
（1）依据流程图可知X气体是二氧化硫，选择试剂吸收二氧化硫，不能产生新的污染气体，
a、导管未插入液面以下，不能起到吸收作用，故a错误；
b、氢氧化钠可以吸收二氧化硫，且二氧化硫溶解度较大，先通入到四氯化碳溶液中，起到缓冲气流的作用，能防止倒吸，故b正确；
c、二氧化硫溶解度较大，倒扣的漏斗伸入液面以下，不能起到防倒吸的作用，故c错误；
d、倒扣的圆底烧瓶起到安全瓶的作用，能防止倒吸，故d正确；
故选bd；
（2）①粗铜与CO反应生成二氧化碳，剩余CO有毒，需做燃烧处理，在此之前利用装置B吸收二氧化碳，故B中应盛放碱石灰，故答案为：碱石灰；
②组装完仪器，应检验装置的气密性，由于CO点燃容易引起爆炸，故引燃前需验纯，故答案为：检验装置气密性；收集CO检验纯度；
（3）若Fe₂O₃中含有FeO，利用稀酸（非氧化性）溶解后生成的亚铁离子，则具有还原性，而给出的试剂中KMnO₄溶液具有强氧化性，可使KMnO₄溶液褪色，则选择试剂为稀硫酸、KMnO₄溶液，操作为取少量固体溶于稀硫酸，然后滴加KMnO₄溶液，观察到溶液使KMnO₄溶液褪色，则证明含有FeO，
故答案为：取少量熔渣，加过量稀硫酸溶解，向溶液中加入几滴高锰酸钾溶液，若溶液紫色褪去，则证明熔渣中含有FeO；
（4）当硝酸根离子恰好反应时硫酸和硝酸的物质的量之比最佳，由离子方程式3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O 可知，反应中消耗2molNO₃^-，需要8molH⁺，硝酸电离2mol，另外6mol氢离子由硫酸提供，则硫酸为3mol，所以硫酸和硝酸的物质的量之比为3：2，
故答案为：3：2；
（5）根据方程式可知20.00mL溶液中n（CuSO₄•5H₂O）=n（EDTA）=c×6×10^-3mol；
所以m（CuSO₄•5H₂O）=c×6×10^-3mol×250g/mol=1.5c g，
因此100mL溶液中CuSO₄•5H₂O的质量为：1.5c×5=7.5cg，所以ω=$\frac{7.5c}{a}$×100%=$\frac{750c}{a}$%，
滴定管需要用所盛装溶液润洗，否则会稀释所装溶液的浓度，导致结果偏高，
故答案为：$\frac{750c}{a}$%；高．

点评 本题考查金属混合物的分离和提纯，关键是提取题中的信息，根据所学知识完成，本题难度中等．