Question

【题目】某实验小组用工业上废渣（主要成分Cu2S和Fe2O3）制取纯铜和绿矾（FeSO4·7H2O）产品，设计流程如下：

(1)在实验室中，欲用98％的浓硫酸（密度为1.84g·mL－1）配制500mL1.0mol·L－1的硫酸，需要取98％的浓硫酸______________mL(小数点后面保留一位有效数字)；需要的仪器除量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管，还有________。

(2)该小组同学设计如装置模拟废渣在过量氧气中焙烧，并验证废渣中含硫元素。

①置A中反应的化学方程式为_________；D装置起安全瓶作用____________ ，E装置中的现象是________

②反应装置不完善，为避免空气污染，要加装尾气处理装置所用试剂为________________溶液。

(3)从下列图中选择合适的装置，写出步骤⑤中进行的操作顺序 _______（填序号）

(4)为测定产品中绿矾的质量分数，称取30.0g样品溶于水配成250mL溶液，取25.00mL溶液于锥形瓶中，用0.1000mol·L－1酸性KMnO4溶液进行滴定，反应为：10FeSO4＋8H2SO4＋2KMnO4＝2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O．实验所得数据如下表所示：

滴定次数	1	2	3	4
KMnO4溶液体积／mL	19.10	20.02	19.98	20.00

①第1组实验数据出现异常，造成这种异常的原因可能是________（填代号）．

a．酸式滴管定管用蒸馏水洗净后未用标准液润洗

b．锥形瓶洗净后未干燥

c．滴定终点时俯视读数

d．滴定前尖嘴有气泡，滴定后气泡消失

②根据表中数据，计算所得产品中绿矾的质量分数为________。

Answer 1

【答案】27.2 500mL容量瓶 2Na2O2＋2H2O＝4NaOH＋O2↑ 防倒吸 品红溶液褪色 NaOH溶液 cb c 92.7％

【解析】

废弃固体主要成分Cu2S和Fe2O3，灼烧废气固体发生反应Cu2S+2O2SO2+2CuO，所以气体a是SO2，固体A是CuO和Fe2O3，固体A和稀硫酸混合，发生的反应为CuO+H2SO4=CuSO4+H2O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O，所以溶液A中成分为CuSO4、Fe2（SO4）3，向溶液A中加入过量Fe屑，发生反应CuSO4+Fe=FeSO4+Cu、Fe2（SO4）3+Fe=3FeSO4，所以固体B成分是Fe、Cu，滤液B成分为FeSO4，固体B和稀硫酸混合，Fe和稀硫酸反应生成FeSO4，Cu和稀硫酸不反应，过滤得到固体粗铜，硫酸亚铁溶液蒸发浓缩、冷却结晶得到绿矾，据此分析解答。

（1）根据公式c=1000pw/M计算出c（浓H2SO4）=1000mL/L×98％×1.84g·mL－1÷98g/mol=18.4mol/L，再根据c（浓溶液）V（浓溶液）=c（稀溶液）V（稀溶液）得出，需要取98％的浓硫酸的体积为V（浓溶液）=500mL×1.0mol·L－1÷18.4mol/L=27.2mL，由浓溶液配制稀溶液需要的仪器有量筒、烧杯、玻璃棒、500mL容量瓶、胶体滴管，所以需要的仪器除量筒、烧杯、玻璃棒外、胶头滴管，还有500mL容量瓶，故答案为：27.2；500mL容量瓶。

（2）①装置A中是Na2O2与水反应生成NaOH和氧气，反应的化学方程式为：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑；装置D可以防止液体倒吸，所以D装置作用是安全瓶，根据流程图可知，焙烧以后产生的气体是SO2，SO2能使品红溶液褪色，则E装置中的现象是品红溶液褪色，故答案为：2Na2O2＋2H2O＝4NaOH＋O2↑；防倒吸；品红溶液褪色。

②为避免空气污染，需要有尾气吸收装置，一般情况下用NaOH溶液吸收酸性气体，同时还应注意防倒吸，故答案为：NaOH溶液。

（3）根据流程图可知，步骤⑤是由硫酸亚铁溶液得到绿矾，一般步骤为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤和干燥，所以答案选cb，故答案为：cb。

（4）①第1组实验数据明显比其他数据偏小，a.酸式滴定管用蒸馏水洗净后未用标准液润洗，导致标准溶液浓度减小，消耗标准液的体积增大，数据偏大，故a错误；b.锥形瓶洗净后未干燥对测定结果无影响，故b错误；c.滴定终点时俯视读数，导致标准液的终点读数偏小，数据偏小，故c正确；d.滴定前尖嘴有气泡，滴定后气泡消失，导致标准液的体积偏大，数据偏大，故d错误；答案选c，故答案为：c。

②由表中数据，求2，3，4次的平均值为20.00mL，消耗高猛酸钾的物质的量为0.1mol/L×0.02L=0.002mol，再根据化学反应10FeSO4+8H2SO4+2KMnO4=2MnSO4+5Fe2（SO4）3+K2SO4+8H2O，所得产品中绿矾的质量分数为（0.01mol×10×278g/mol）÷30.0g×100%=92.7%，故答案为：92.7%。