题目内容
【题目】以下是利用主要成分为Cu2S和Fe2O3的工业废弃固体（其他成分不参与反应）制备有关物质，实验流程如图所示：
回答下列问题：
（1）气体X的化学式为____。
（2）加入铁粉时发生反应的离子方程式为：2H++Fe=Fe2++H2↑、____。
（3）常温下，固体D、O2和稀硫酸混合后几乎不反应，而加少量绿矾后随即发生反应。已知FeSO4对此反应起催化作用，则催化过程中反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O、_____。
（4）除杂时需先加合适的氧化剂将Fe2+氧化为Fe3+，再加试剂Y调节溶液pH以除去Fe3+，则氧化剂及试剂Y可以是____（填编号）。
a．H2O2、CuO b．HNO3、Cu(OH)2 c．KMnO4、CuCl2 d．漂白粉、CuCO3
（5）无水硫酸铜受热分解生成氧化铜和气体，受热温度不同气体可能为SO3、SO2和O2中的一种、两种或三种。现设计如下实验测定产生的SO2、SO3和O2的物质的量，并计算各物质的化学计量数，从而确定CuSO4分解的化学方程式（已知实验结束时，硫酸铜完全分解）。
①仪器C的名称是_____，仪器F的作用是____。
②组装探究实验的装置，按从左至右的方向，各仪器接口连接顺序为：①→⑨→⑩→⑥→⑤→_____→ → → →②（填接口序号）。
③若某小组称取6.4g无水CuSO4,实验过程中装置C增加的质量为3.84g，量筒中水的体积折算成标准状况下气体体积224mL，请通过计算确定实验条件下CuSO4分解的化学方程式：___。
【答案】SO2 Fe＋Cu2+＝Fe2＋＋Cu、2Fe3＋＋Fe＝3Fe2＋ 2Fe3＋＋Cu＝2Fe2＋＋Cu2＋ a 干燥管 吸收SO3使之转化为H2SO4，释放出SO2 ③④⑧⑦ 4CuSO4
4CuO＋2SO2↑＋2SO3↑＋O2↑
【解析】
主要成分为Cu2S和Fe2O3的工业废弃固体灼烧得氧化铜和氧化铁及二氧化硫气体，所以X为SO2，固体A为氧化铜和氧化铁的混合物，A中加入硫酸溶解，再加入过量的铁粉，得硫酸亚铁溶液和铜，过滤后得到溶液C为FeSO4溶液，固体B为铁、铜的混合物，固体B中加入稀硫酸得硫酸亚铁溶液和铜，所以固体D为Cu，硫酸亚铁溶液蒸发浓缩、降温结晶可得绿矾晶体，铜与氧气在稀硫酸溶液中反应得硫酸铜溶液，据此分析解答。
(1)根据上述分析可知气体X为SO2，故答案为：SO2；
(2)加入铁粉时，铁与酸、铁离子、铜离子都发生反应，反应的离子方程式为2H++Fe=Fe2++H2↑、Fe+Cu2+=Cu+Fe2+、Fe+2Fe3+=3Fe2+，故答案为：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+、Fe+2Fe3+=3Fe2+；
(3)常温下，FeSO4对铜、氧气、稀硫酸的反应起催化的过程中亚铁离子先被氧化成铁离子，4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O，铁离子再氧化铜生成铜离子，反应的离子方程式为Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+，故答案为：Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+；
(4)除杂时需先加合适的氧化剂将Fe2+氧化为Fe3+，再加试剂Y调节溶液pH以除去Fe3+，为了不引入新的杂质，加入的氧化剂可以为H2O2，调节pH值的试剂Y可以为CuO或Cu(OH)2或CuCO3，故选a；
(5)①根据装置图可知C的名称是干燥管，F中装有亚硫酸氢钠溶液，可以吸收三氧化硫，使之转化为硫酸，并产生二氧化硫，故答案为：干燥管；吸收SO3使之转化为H2SO4，释放出SO2；
②无水硫酸铜受热分解生成氧化铜和气体，受热温度不同气体可能为SO3、SO2和O2中的一种、两种或三种。要测定产生的SO2、SO3和O2的物质的量，实验时，根据反应装置、洗气装置、干燥装置、收集装置进行排序，A是制取气体的发生装置、B是量取生成氧气的体积、C是吸收二氧化硫、D是干燥氧气和二氧化硫、E是排水法收集氧气、F是吸收三氧化硫，需要先制取气体、除去三氧化硫、干燥气体、吸收二氧化硫、收集氧气、测量氧气的体积，所以其排列顺序为①→⑨→⑩→⑥→⑤→③→④→⑧→⑦→②，故答案为：③④⑧⑦；
③6.4g无水CuSO4，其物质的量为
=0.04mol，装置C增加的质量为3.84g，即二氧化硫的质量为3.84g，物质的量为
=0.06mol，量筒中水的体积折算成标准状况下气体体积224mL，即产生的氧气的物质的量为
=0.01mol，每摩尔三氧化硫通过亚硫酸氢钠溶液时产生2mol二氧化硫，设反应中产生三氧化硫为xmol，反应中产生二氧化硫为ymol，则有2x+y＝0.06，x+y＝0.04，解得：x=0.02，y=0.02，根据铜元素守恒生成的氧化铜的物质的量应为0.04mol，所以反应中CuSO4、CuO、SO3、SO2、O2的物质的量之比为0.04∶0.04∶0.02∶0.02∶0.01=4∶4∶span>2∶2∶1，所以反应的化学方程式为4CuSO4
4CuO+2SO3↑+2SO2↑+O2↑，故答案为：4CuSO4 4CuO+2SO3↑+2SO2↑+O2↑。
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