Question

【题目】化工生产是指对原料进行化学加工，最终获得有价值的产品的生产过程。某研究小组利用含硫酸亚铁和硫酸铜的工业废料制备铁红(氧化铁)和硫酸铵晶体。流程如图：

请回答下列问题：

（1）操作I的名称_____，操作Ⅲ的名称____。

（2）滤渣的成分为_____。

（3）请写出溶液A中反应的离子方程式___。在标准状况下，转移0.4NA个电子时，通入的空气体积为_____。

（4）测定废料中硫酸铜的质量分数：称取ag废料样品，将操作I得到的滤渣用足量的稀硫酸溶解、过滤、洗涤、干燥，称得固体的质量为b g，则废料中硫酸铜的质量分数____(写出表达式)。

（5）向工业废料溶液中加入足量的酸性高锰酸钾，写出有关的离子方程式___。

Answer 1

【答案】过滤 蒸发浓缩、冷却结晶 Fe、Cu 10H2O+8NH3+O2+4Fe2+＝4Fe(OH)3↓+8NH4+ 10.7L (5b/2a)×100% 5Fe2++MnO4-+8H+＝5Fe3++Mn2++4H2O

【解析】

向含硫酸亚铁和硫酸铜的工业废料中加入硫酸溶解，加入过量的铁粉与硫酸铜发生置换反应得到不溶的铜单质，过滤，滤渣为铜和未反应完的铁，溶液A为硫酸亚铁的溶液，向其中通入空气氧化亚铁离子为铁离子，加入氨气沉淀铁离子，过滤，固体B为氢氧化铁，溶液为硫酸铵溶液，将硫酸铵溶液蒸发浓缩、冷却结晶得到硫酸铵晶体，将固体B（氢氧化铁）灼烧得到氧化铁。据此解答。

（1）经过操作I得到固体和溶液，故操作I为过滤；操作Ⅲ为将硫酸铵溶液蒸发浓缩冷却结晶为硫酸铵晶体。故答案为：过滤；蒸发浓缩、冷却结晶；

（2）通过分析，铁粉将硫酸铜还原为铜单质，故滤渣为铜和未反应完的铁；故答案为：Fe、Cu；

（3）溶液A为硫酸亚铁的溶液，向其中通入空气氧化亚铁离子为铁离子，加入氨气沉淀铁离子，过滤，固体B为氢氧化铁，溶液为硫酸铵溶液，溶液A中反应的离子方程式为10H2O+8NH3+O2+4Fe2+＝4Fe(OH)3↓+8NH4+。根据反应方程式可得，消耗1mol氧气，转移4mol电子，在标准状况下，转移0.4NA个电子时，需要消耗0.1mol的氧气，体积为2.24L，氧气在空气中的体积分数为21%，因此通入的空气体积为≈10.7L；答案为：10H2O+8NH3+O2+4Fe2+＝4Fe(OH)3↓+8NH4+；10.7L；

（4）称取ag废料样品，操作I得到的滤渣为铜和铁，用足量的稀硫酸溶解、过滤、洗涤、干燥，称得固体的质量为bg，铜不溶解，故m(Cu)＝bg，则n(Cu)=mol，根据铜元素质量守恒，则n(CuSO4)＝n(Cu)=mol，则废料中硫酸铜的质量分数为；故答案为：；

（5）向工业废料（含硫酸亚铁和硫酸铜）溶液中加入足量的酸性高锰酸钾，硫酸亚铁与酸性高锰酸钾发生氧化还原反应，离子方程式为5Fe2++MnO4-+8H+＝5Fe3++Mn2++4H2O；故答案为：5Fe2++MnO4-+8H+＝5Fe3++Mn2++4H2O。