题目内容

一学习小组利用下图所示装置,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。①此时装置C中产生的现象是                                               。    
②反应进行到A中不再产生气泡时,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           
(2)接下来使Cu完全溶解的操作是:
① 拆除C、D装置后,打开弹簧夹
②____________________________________________________________________
(3)为使A中固体加快溶解速率,以下方法运用合理的是            
a.对A装置加热;b.向A内加入少量Fe2O3;c.向A内加入少量CuO;d.增大空气通入量;e.向A内加入少量FeSO4;f.向A内加入少量H2O
(4)将A中溶液倒入烧杯内,加入Cu2(OH)2CO3将其调节至pH=4时,溶液中铁元素被完全沉淀,过滤后即得红褐色沉淀与硫酸铜溶液。
①此过程的离子反应方程式是                                                       
②检验溶液中铁元素是否被完全沉淀最好的方法是___________
a.取样于试管→滴加KSCN溶液
b.取样于试管→滴加酸性KMnO4溶液
c.取样于试管→纸上层析后→ 喷KSCN溶液;
(5)有同学认为,可以不用测量气体法计算废铜屑中铜的质量百分含量,其具体操作步骤可续写为:             

(1)①水面下降,水顺长导管排入D中 (2分) ②88.8% (2分)
(2)②持续将空气通入A中,至A中固体全部消失,(2分)再继续通入一段时间空气后,关闭弹簧夹,停止通入空气。(2分)
(3)a b d e  (2分)
(4)①Cu2(OH)2CO3 + H+ + Fe3+ = 2Cu2+ + Fe(OH)3↓ + CO2↑(2分)   ②c (2分)
(5)将(4)中所得红褐色沉淀洗涤、干燥、称量、计算(2分)

解析试题分析:(1)①A中的废铜屑含有铁加入稀硫酸反应生成氢气,装置C是排水量气装置,现象是C中液面下降,水被排到D中;
②10g废铜屑样品,反应进行到A中不再产生气泡时,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=(10g?1.12g)/10g×100%=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++O+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.
(3)为使A中固体加快溶解速率:
a.对A装置加热,会加快反应速率,故a正确;
b.向A内加入少量Fe2O3,溶解后自动铁离子浓度会提高溶解铜的反应速率,故b正确;
c.向A内加入少量CuO,和硫酸反应不能加快溶解速率,故c错误;
d.增大空气通入量,自动氧气浓度可以提高反应速率,故d正确;
e.向A内加入少量FeSO4,增大了亚铁离子浓度能加快反应速率,故e正确;
f.向A内加入少量H2O,稀释溶液浓度,反应速率减小,故f错误;
故选abde;
(4)①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
②因为前面铁元素都是Fe3+ ,所以要检验是否被完全沉淀,可以加入KSCN溶液进行检验,若,没有红色现象则说明铁元素被沉淀完全。
(5)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.
考点:本题考查的是物质性质的探究实验方法和实验设计。

练习册系列答案
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某校化学兴趣小组为探究铁与浓硫酸反应,设计了图1、图2所示装置进行实验。
                        
    图1                                          图2
(1)比较两实验装置,图2装置的优点是:
①能更好地吸收有毒气体SO2,防止其污染环境;
 。 
(2)导气管e有两个主要作用:一是在反应过程中,因导管插入液面下,可起到“液封”作用阻止SO2气体逸出而污染环境;二是 。 
(3)能说明有SO2气体产生的实验现象是 。 
(4)反应一段时间后,用滴管吸取A试管中的溶液滴入适量水中为试样,试样中所含金属离子的成分有以下三种可能:
Ⅰ:只含有Fe3+;Ⅱ:只含有Fe2+;Ⅲ:既有Fe3+又有Fe2+
为验证Ⅱ、Ⅲ的可能性,选用如下试剂,填写下列空格:

A.稀HCl溶液B.稀H2SO4溶液C.KSCN溶液D.KMnO4溶液
E.NaOH溶液    F.淀粉KI溶液     G.H2O2溶液
验证Ⅱ:取试样,先滴加少量的   (填试剂序号,下同),振荡,再滴加少量的   ,根据溶液颜色的变化可确定假设Ⅱ是否正确。反应的离子方程式是         ,Fe3++3SCN-Fe(SCN)3。 
验证Ⅲ:步骤1.取试样,滴加少量的   (填试剂序号),溶液的颜色变   色,则试样中含有Fe3+。 
步骤2.再取适量的试样滴加到少量的    (填试剂序号),观察到的现象为    ,则试样中含有Fe2+。 

FeCl3在现代工业生产中应用广泛。某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水FeCl3,再用副产品FeCl3溶液吸收有毒的H2S。
I、经查阅资料得知:无水FeCl3在空气中易潮解,加热易升华。他们设计了制备无水 FeCl3的实验方案,装置示意图(加热及夹持装置略去)及操作步骤如下:

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②通入干燥的Cl2,赶尽装置中的空气;
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④……
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请回答下列问题:
(1)装置A中反应的化学方程式为                   
(2)操作步骤中,为防止FeCl3潮解所采取的措施有(填步骤序号)       
(3)如果没有装置C的设计,会导致                       
(4)用离子方程式表示虚线框E中所增加装置和试剂的作用:            
(5)用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S,得到单质硫,请写出反应的离子方程式:    
Ⅱ、反应结束后,将收集器中所得固体完全溶于稀盐酸,小组同学对所得溶液金属阳离子的成分有三种观点:①只有Fe3+;②只有Fe2+;③              
为探究溶液的组成,实验如下:

实验步骤
实验现象
实验结论及反应离子方程式
①取少量所得溶液于试管中,加入少量KSCN溶液。
_________________。
说明:假设②不成立,假设①或③成立;反应的离子方程式是_____________。
②另取少量所得溶液于试管中,加入少量酸性 KMnO4溶液。
溶液紫红色退去
说明:________________________。
 
综合上述实验分析,所得溶液中含有的金属阳离子有                            

铝元素在自然界中主要存在于铝土矿(主要成分为Al2O3,还含有Fe2O3、FeO、SiO2)中。工业上用铝土矿制备铝的某种化合物的工艺流程如下。

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(4)SiO2和NaOH焙烧制备硅酸钠,可采用的装置为           (填代号)。

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