题目内容

13．某学习小组利用如图所示装置，对某含少量Fe的废铜屑进行铜含量的测定，并探究利用其制备硫酸铜溶液．
（1）向A中加入10g废铜屑样品，关闭弹簧夹，打开B活塞向A注入足量稀硫酸后关闭．反应进行到A中不再产生气泡时，应等溶液恢复至室温后，调节集气瓶和量筒内液面高度相平，平视量筒内的液面，读出D中水的体积．若C中收集到448mL（已换算成标准状况）气体，则该废铜屑中铜的质量百分含量为88.8%
（2）拆除C、D装置后，打开弹簧夹，持续将空气通入A中，至A中固体全部消失，再继续通入一段时间空气充分反应后，关闭弹簧夹，停止通入空气．该过程中发生反应的离子方程式是4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O，2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+
（3）将（2）中所得溶液倒入烧杯内，加入Cu2（OH）2CO3固体将其调节至pH=4时，有气体产生，溶液中红褐色沉淀产生，铁被完全沉淀，过滤后即得硫酸铜溶液，此过程离子反应方程式是Cu2（OH）2CO3+H++Fe3+=2Cu2++Fe（OH）3↓+CO2↑
（4）有同学认为，实验做到此步，其实完全可以不用测量气体法计算废铜屑中铜的质量百分含量，请你帮他写出余下的实验操作步骤将（3）中所得红褐色沉淀洗涤、干燥、称量、计算．

分析 （1）A中的废铜屑含有铁加入稀硫酸反应生成氢气，装置CD是排水量气装置，具体操作步骤为：关闭弹簧夹，打开B活塞向A注入足量稀硫酸后关闭．反应进行到A中不再产生气泡时，等溶液恢复至室温后，调节集气瓶和量筒内液面高度相平，平视量筒内的液面，读出D中水的体积，若C中收集到448mL（已换算成标准状况）气体为氢气物质的量为0.02mol，Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，铁物质的量为0.02mol，质量为0.02mol×56g/mol=1.12g，计算得到铜的质量计算铜的质量分数；
（2）拆除C、D装置后，打开弹簧夹，持续将空气通入A中，生成的亚铁离子被空气中 的氧气氧化为铁离子，铁离子和铜反应生成亚铁离子，至A中固体全部消失；
（3）将A中溶液倒入烧杯内，加入Cu2（OH）2CO3将其调节至pH=4时，溶液中铁被完全沉淀，过滤后即得红褐色沉淀与硫酸铜溶液，依据反应现象和反应物和产物分析书写离子方程式；
（4）依据题干信息不用测定气体体积，可以依据沉淀法测定沉淀质量计算铁元素质量来计算得到铜的质量分数．

解答 解：（1）A中的废铜屑含有铁加入稀硫酸反应生成氢气，装置CD是排水量气装置，现象是C中液面下降，水被排到D中，具体操作步骤为：关闭弹簧夹，打开B活塞向A注入足量稀硫酸后关闭．反应进行到A中不再产生气泡时，等溶液恢复至室温后，调节集气瓶和量筒内液面高度相平，平视量筒内的液面，读出D中水的体积，若C中收集到448mL（已换算成标准状况）气体为氢气物质的量为0.02mol，Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，铁物质的量为0.02mol，质量为0.02mol×56g/mol=1.12g，该废铜屑中铜的质量百分含量=$\frac{10g-1.12g}{10g}$×100%=88.8%，
故答案为：等溶液恢复至室温后，调节集气瓶和量筒内液面高度相平；88.8%；
（2）拆除C、D装置后，打开弹簧夹，持续将空气通入A中，铁和硫酸反应生成的亚硫酸亚铁会被空气中的氧气氧化为硫酸铁，铁离子具有氧化性能氧化溶解铜，至A中固体全部消失反应的离子方程式为：4Fe2++O2 +4H+=4Fe3++2H2O，2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，再继续通入一段时间空气后，关闭弹簧夹，停止通入空气，
故答案为：4Fe2++O2 +4H+=4Fe3++2H2O，2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+；
（3）将A中溶液倒入烧杯内，加入Cu2（OH）2CO3将其调节至pH=4时，溶液中铁被完全沉淀，过滤后即得红褐色沉淀与硫酸铜溶液，此过程离子反应方程式是
Cu2（OH）2CO3+H++Fe3+=2Cu2++Fe（OH）3↓+CO2↑，
故答案为：Cu2（OH）2CO3+H++Fe3+=2Cu2++Fe（OH）3↓+CO2↑；
（4）不用测量气体法，可以依据沉淀方法，测定沉淀氢氧化铁质量，计算铁元素质量，得到铜的质量，计算废铜屑中铜的质量百分含量，沉淀实验方法为：得到的氢氧化铁沉淀洗涤、干燥、称量、计算，
故答案为：将（3）中所得红褐色沉淀洗涤、干燥、称量、计算．

点评 本题考查了物质性质的探究实验方法和实验设计，掌握物质性质和实验反应原理是解题关键，题目难度中等．

练习册系列答案
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12．请用氧化还原反应相关知识回答下列问题：
某反应中反应物与生成物有：AsH3、H2SO4、KBrO3、K2SO4、H3AsO4、H2O和一种未知物质X．
①已知KBrO3在反应中得到电子，则该反应的还原剂是AsH3．
②KBrO3在反应中生成单质 X，则X的化学式为Br2．
③根据上述反应可推知ac．
a．氧化性：KBrO3＞H3AsO4         b．氧化性：H3AsO4＞KBrO3
c．还原性：AsH3＞X              d．还原性：X＞AsH3
④在一定条件下，若发生了如下反应，请用双线桥表示该氧化还原反应：
5AsH3+4H2SO4+8KBrO3=4K2SO4+5H3AsO4+4H2O+4Br2．
13．在下列物质中选择合适的填在横线上：A．CuSO4  B NaOH  C NaHCO3  D K-Na合金  E 干冰  F Ca（ClO）2 
食品工业中可用作膨松剂的是C（填标号，下同）
漂白粉的有效成分是F；
可用作原子反应堆的导热剂的是D．
1．信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁．某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线图1：
请回答下列问题：
（1）第①步Cu与酸反应的离子方程为Cu+4H++2NO3-$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Cu2++2NO2↑+2H2O 或3Cu+8H++2NO3-$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$3Cu2++2NO↑+4H2O；
得到滤渣1的主要成分为Au、Pt．
（2）第②步加H2O2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+，使用H2O2的优点是不引入杂质，对环境无污染；调溶液pH的目的是使Fe3+、Al3+生成沉淀．
（3）用第③步所得CuSO4•5H2O制备无水CuSO4的方法是加热脱水．
（4）由滤渣2制取Al2（SO4）3•18H2O，探究小组设计了三种方案如图2．上述三种方案中，甲方案不可行，原因是所得产品中含有较多Fe2（SO4）3杂质；
（5）探究小组用滴定法测定CuSO4•5H2O （Mr=250）含量．取a g试样配成100mL溶液，每次取20.00mL，消除干扰离子后，用c
 mol L-1EDTA（H2Y2-）标准溶液滴定至终点，平均消耗EDTA溶液b mL．滴定反应如下：Cu2++H2Y2-=CuY2-+2H+
写出计算CuSO4•5H2O质量分数的表达式ω=$\frac{cmol•{L}^{-1}×b×1{0}^{-3}L×250g•mo{l}^{-1}×5}{ag}×100%$；
下列操作会导致CuSO4•5H2O含量的测定结果偏高的是c．
a．未干燥锥形瓶
b．滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡
c．未除净可与EDTA反应的干扰离子．
8．焦亚硫酸钠（Na2S2O5）常用作食品漂白剂．其制备工艺流程如下：

已知：反应Ⅱ包含2NaHSO3?Na2S2O5+H2O等多步反应．
（1）反应I的化学方程式为CO2+NH3+NaCl+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl．
（2）硫磺燃烧前先加热成液态并通过喷嘴喷入焚硫炉中，目的是增大硫与空气的接触面积，使硫磺充分燃烧，加快反应速率．在上述工艺流程中可循环使用的物质是CO2、H2O．
（3）反应Ⅱ中需控制参加反应的气体与固体的物质的量之比接近2：1，若气体量不足，则会导致Na2S2O5产品中Na2SO3、Na2CO3等杂质含量增加，Na2S2O5产率降低．
（4）Na2S2O5与稀硫酸反应放出SO2，其离子方程式为S2O52-+2H+=2SO2↑+H2O．
18．1，2-二溴乙烷汽油抗爆剂的添加剂，常温下它是无色液体，密度2.18g/mL，沸点131.4℃，熔点9.79℃，不溶于水，易溶于醇，醚、丙酮等有机溶剂．在实验中可以用如图所示装置制备1，2-二溴乙烷．其中分液漏斗和烧瓶a中装有乙醇和浓H2SO4的混合液，试管d中装有液溴（表面覆盖少量水）．填写下列空白：
（1）写出本题中制备1，2-二溴乙烷有关的两个化学方程式．
①CH3CH2OH$→_{170℃}^{浓H_{2}SO_{4}}$CH2=CH2↑+H2O；②CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br．
（2）安全瓶b可以防止倒吸，并可以检查实验进行时试管d是否发生堵塞．请写出发生堵塞时b瓶中的现象b中水面会下降，玻璃管中的水柱会上升，甚至溢出．
（3）容器c中所装的试剂是NaOH溶液，其作用是除去乙烯中带出的SO2、CO2等酸性气体杂质，以防止其杂质与溴反应．
（4）d中用冷水冷却液溴的原因是避免溴大量挥发，但又不能过度冷却（如用冰水），其原因是产品1，2-二溴乙烷的熔点低，过度冷却会凝固而堵塞导管．
5．某温度时，在2L密闭容器中气态物质X和Y反应生成气态物质Z，它们的物质的量随时间的变化如表所示．
t/minX/molY/molZ/mol
01.001.000.00
l0.900.800.20
30.750.500.50
50.650.300.70
90.550.100.90
100.550.100.90
140.550.100.90
（1）体系中发生反应的化学方程式是X+2Y?2Z；
（2）该反应在O-5min时间内产物Z的平均反应速率：0.07mol/（L•min）；
（3）该反应在第9分钟（min）时达到平衡状态； 这时，下列说法正确的是②③：
①X、Y、Z的物质的量之比为1：2：2      ②X、Y、Z的浓度不再发生变化
③容器中的压强不再发生变化            ④单位时间内生成n mol Z，同时生成2n molY．
2．实验室可利用甲醇、空气和铜制备甲醛．甲醇和甲醛的沸点和水溶性见如表：
沸点/℃水溶性
甲醇65混溶
甲醛-21混溶

如图是两个学生设计的实验装置，右边的反应装置相同，而左边的气体发生装置不同，分别如（甲）和（乙）所示，试回答：
（1）若按（乙）装置进行实验，则B管中应装CuO，反应的化学方程式为CH3OH+CuO$\stackrel{△}{→}$HCHO+H2O+Cu．
（2）若按（甲）装置进行实验，则通入A管的X是空气（或氧气），B中反应的化学方程式为2CH3OH+O2$→_{△}^{Cu}$2HCHO+2H2O．
（3）C中应装的试剂是H2O．
（4）在仪器组装完成后，加试剂前都必须要进行的操作是检查装置的气密性；添加药品后，如何检验（乙）装置的气密性？导管口伸入水中，手握试管A，试管C水中有气泡生成，松手后，导气管口内形成液柱，表明装置气密性良好．
（5）两种装置中都需加热的仪器是A、B（填“A”，“B”或“C”），加热的方式分别为A水浴加热，B酒精灯加热．实验完成时，都应先停止对B（填“A”，“B”或“C”）的加热，再撤出C中导管．实验完成时，先打开D处气球的铁夹，再撤去酒精灯，打开铁夹的目的是防止倒吸，其工作原理为：气球内空气进入反应装置，装置内气体压强增大．
（6）你认为哪套装置好？并请说明理由甲，制得的甲醛溶液浓度大．
3．在恒容密闭容器中进行合成氨反应：N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H＜0，其平衡常数K与温度T的关系如下：
T/K298398498
平衡常数K/L2•mol-24.1×106K1K2
（1）K1＞K2（填“＞”、“＜”或“=”）
（2）下列各项可说明反应达到平衡状态的是ce
a．容器内N2、H2、NH3浓度比为1：3：2     b．v（N2）正=3v（H2）逆
c．容器内压强保持不变                 d．混合气体密度保持不变
e．混合气体平均摩尔质量保持不变
（3）某温度下，在1L恒温恒容容器中充入1mol N2和3mol H2进行上述反应，10min达平衡，此时容器内压强变为原来的$\frac{7}{8}$．
①该过程的平均反应速率v（NH3）=0.05mol•L-1•min-1
②N2的平衡转化率为25%．

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