题目内容

12．电缆生产过程中产生了一定量的含铜废料．化学兴趣小组利用稀硫酸和铁粉分离回收铜，并获得硫酸亚铁晶体．先将含铜废料粉碎，再按如下设计方案处理：

查阅资料得知：（1）在通入空气并加热的条件下，铜可与稀硫酸反应转化为硫酸铜．反应的化学方程式：2Cu+2H2SO4+O2$\stackrel{△}{→}$2CuSO4+2H2O．（2）硫酸亚铁晶体的溶解度随着温度升高而增大（在一定温度范围内）．
（1）写出铁与硫酸铜溶液反应的化学方程式Fe+CuSO4=Cu+FeSO4；
（2）蓝色溶液A中溶质的成分是H2SO4、CuSO4（填化学式）；
（3）该方案中应该加入略过量的铁粉，过量的目的是使CuSO4、H2SO4完全反应；从固体C中获得纯净的铜，操作（Ⅱ）的具体处理方法是过滤→洗涤沉淀→干燥；
（4）浅绿色溶液B经一系列操作[操作（Ⅰ）]可得硫酸亚铁晶体（FeSO4•7H2O），该系列操作的顺序为c→a→b（用编号a、b、c表示）→洗涤干燥．
a．冷却结晶           b．过滤            c．加热浓缩．

分析 （1）根据铁与硫酸铜的反应书写方程式；
（2）根据铜与氧气反应生成氧化铜，氧化铜与硫酸反应生成硫酸铜和水，根据蓝色溶液中加入铁有气体产生，说明蓝色溶液中含有过量的硫酸；
③根据铁能与硫酸铜和硫酸反应考虑；根据固体C中可能含有铁所以先用硫酸清洗，再用水冲洗，干燥；
④根据从硫酸亚铁溶液中析出晶体的方法考虑．

解答 解：（1）铁与硫酸铜溶液反应的反应物是铁和硫酸铜，反应的方程式是：CuSO4+Fe═Cu+FeSO4；
②铜与氧气反应生成氧化铜，氧化铜与硫酸反应生成硫酸铜和水，所以蓝色溶液中的溶质中含有硫酸铜，根据蓝色溶液中加入铁有气体产生，说明蓝色溶液中含有过量的硫酸，所以蓝色溶液A中溶质的成分是H2SO4、CuSO4；
（3）加入铁粉是利用铁与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，将铜置换出来，得到硫酸亚铁，铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，也是获得硫酸亚铁，所以加入略过量的铁粉，过量的目的是使CuSO4、H2SO4完全反应；固体C中可能含有铁所以先用硫酸清洗把铁除掉，再用水冲洗，最后进行干燥就能得到铜了，所以操作（Ⅱ）的具体处理方法是过滤→洗涤沉淀→干燥；
（4）从硫酸亚铁溶液中析出晶体的方法是现将溶液加热浓缩，再降温冷却会析出晶体，再进行过滤即可．
故答为：（1）Fe+CuSO4=Cu+FeSO4；（2）H2SO4、CuSO4；（3）使CuSO4、H2SO4完全反应；过滤→洗涤沉淀→干燥；（4）c→a→b．

点评 解答本题关键是要知道置换铜必须用铁，因为还要得到硫酸亚铁，为了反应充足加入的试剂要过量，再利用铁能与硫酸反应，铜不能与硫酸反应将铜和铁分开．

练习册系列答案
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6．下列变化不属于化学变化的是（　　）
A．石油分馏B．煤的液化C．煤的焦化D．煤的气化
3．溶解度曲线中的任何一点都表示溶液的一种特定状态．当溶液状态发生变化时，表示溶液状态的点的位置（坐标）也将发生相应的改变．某固态物质的溶解度曲线如图所示，试根据图回答下列问题．
（1）当处于A、B点状态的该溶液分别发生下列变化（其他条件不变）时，试描述A、B点的变动过程．
A点的变动B点的变动
①升高温度向右平移向右平移
②蒸发溶剂不动垂直上移至曲线，不再变动
（2）将该溶液从状态A改变为B有多种途径．试设计并简述一操作最简单、结果最准确的实验途径：降温至t1℃滤出晶体后升温至t3℃．
20．图1是实验室中用于制取和收集气体的装置图，请回答以下问题：

（1）写出上图中带标号仪器的名称：①铁架台，②长颈漏斗．
（2）用高锰酸钾制取氧气，发生装置选择A（填字母序号，下同），反应的化学方程式为2KMnO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K2MnO4+MnO2+O2↑，
（3）实验室制取二氧化碳，应选用的固体药品是石灰石，收集装置选择E．
（4）图2是某同学放置在桌面上的一瓶初中常见的无色纯净气体，你如何用实验方法来确定该瓶中盛放的是哪种气体用带火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃，则说明该瓶气体是氧气（写出一种方法即可）？
7．一定质量某硝酸钾样品中不含可溶性杂质．在10℃时加蒸馏水使之充分溶解，残留固体的质量为250g．若该实验在40℃下进行时，残留固体质量为120g；70℃时为20g．已知KNO3在不同温度下的溶解度如下．对该样品的推断正确的是（　　）
温度/℃10405570
溶解度/g2065100140
A．该硝酸钾样品为纯净物B．40℃时溶于水的硝酸钾为130g
C．70℃时KNO3溶液为饱和溶液D．55℃左右时KNO3完全溶解
17．某化学兴趣小组在做完用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳的实验后，对反应后的剩余溶液的溶质成分产生了兴趣，他们进行了以下实验探究．
【提出猜想】实验室制取二氧化碳的化学方程式为CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑，根据反应原理，小组成员进行了如下猜想．  
猜想一：只有CaCl2；    猜想二：CaCl2和HCl．
【实验探究】为了验证猜想，该兴趣小组的同学设计了如图表实验方案．
方案编号方案1方案2方案3
实验操作
（分别取少量实验后的溶液于试管中）
实验现象对照标准比色卡：
pH＜7．		产生白色沉淀．先有气体产生，后有白色沉淀生成．
实验结论猜想二成立．
【评价反思】（1）老师对同学们能用多种方法进行探究，并且得出正确结论给予肯定，同时指出【实验探究】中存在两处明显错误，请大家反思．同学们经过反思发现了这两处错误：
①“实验操作”中的错误是pH试纸浸入溶液中．
②“实验方案”中也有一个错误的，错误的原因是AgNO3与CaCl2反应也会生成白色沉淀，不能证明一定有HCl存在．
（2）该兴趣小组的小华同学观察到反应后容器内有少量固体剩余，得出溶液中肯定没有盐酸的结论，其他同学认为小华的说法不合理，其理由是剩余固体可能是石灰石中的杂质．
【拓展延伸】
（1）该兴趣小组的小华同学准备将反应后的废液倒进废液缸时，发现实验桌上有一瓶未知质量分数的Na2CO3溶液，他决定利用该废液，测定Na2CO3溶液中溶质的质量分数．他将废液过滤，然后向废液中慢慢滴加Na2CO3溶液，加入Na2CO3溶液的质量与生成沉淀质量的关系如图所示，求该Na2CO3溶液中溶质的质量分数．
（2）为节约资源和避免实验废液对环境的污染，该兴趣小组的同学想从剩余溶液中得到尽可能多的氯化钙固体，同学们一致认为加入稍过量的CaCO3（填化学式），经过滤、蒸发等操作后即可完成．
4．在空气中点燃镁条，镁不但能与氧气反应生成氧化镁，也会与氮气反应生成氮化镁（Mg3N2）．某学习小组拟对镁在空气中燃烧后的固体混合物中氮化镁的质量分数进行测定，设计如图实验装置，并进行实验探究：

【查阅资料】
Ⅰ．氮化镁与水反应生成氢氧化镁和氨气；
Ⅱ．碱石灰是固体氧化钙和氢氧化钠的混合物，常用作干燥剂，不与NH3反应；
Ⅲ.2NH3+H2SO4═（NH4）2SO4
Ⅳ．NH3是一种极易溶于水的气体．
【实验步骤】①检查装置的气密性；②精确称量镁在空气中燃烧后的固体5.00g放入锥形瓶中，称量装置C，连接好装置；③关闭活塞K，打开A中分液漏斗活塞，逐滴加入水，至样品恰好完全反应；④打开活塞K，鼓入空气；⑤再次称量装置C
请你与他们一起完成下列问题的探究：
（1）检查该装置气密性的方法及现象是：关闭活塞K及分液漏斗活塞，双手手掌紧贴锥形瓶外壁，观察C瓶中有气泡产生，说明该装置不漏气；
（2）装置B和装置D的共同作用是吸收水分，防止装置中气体中的水分和空气中的水分进入C瓶；
（3）实验步骤④鼓入空气的作用是使产生的氨气全部进入C瓶被浓硫酸吸收．
（4）若装置C增重0.34g，固体混合物中Mg3N2的质量分数为20%；
（5）实验证明此方法测定的结果偏低，可能原因是部分氨气溶于水中不能完全排出（写一条）．
1．为探究某干燥的绿色固体粉末的元素组成，某小组进行了如图所示的两个实验，请回答：
（1）装置Ⅳ中发生反应的化学方程式是CO+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO2；
（2）实验二的步骤如下，其正确顺序是：afdcbe；
a、通一段时间的COb、继续通COc、熄灭酒精灯
d、待黑色变成光亮红色e、停止通COf、点燃酒精灯
（3）根据上述实验现象（不考虑溶液中水的挥发）推知绿色固体的元素组成是Cu、C、H、O．
2．某无色溶液可能由盐酸、氢氧化钠溶液、氯化钠溶液、碳酸钠溶液中的一种或几种混合而成．为探究其组成，小华同学进行了如下实验：
Ⅰ、取适量样品放入试管中，滴加酚酞溶液，溶液变成红色．再向试管中逐滴加入过量的氢氧化钙溶液，观察到有沉淀产生．过滤，所得滤液为红色．
（1）由实验Ⅰ中的现象可推断出样品中一定含有的物质是Na2CO3（写化学式，下同），一定不含有的物质是HCl；
为了进一步探究样品中可能含有的物质是否存在，小华继续进行了如下实验：
Ⅱ、取适量实验Ⅰ所得的红色滤液放入试管中，滴加过量的稀硝酸，溶液变无色．再向试管中逐滴加入适量的硝酸银溶液至恰好完全反应，观察到有白色沉淀生成．过滤，所得滤液为无色．
Ⅲ、从稀硫酸、氢氧化钡溶液、氯化钡溶液、硝酸钾溶液中选择一种试剂，代替实验Ⅰ中的氢氧化钙溶液进行实验，其余的试剂及操作与实验Ⅰ的均相同．
通过实验Ⅱ和实验Ⅲ，小华得出结论：样品中可能含有的物质确实存在．
（2）实验Ⅱ所得无色滤液中，除酚酞以外，还含有的溶质为HNO3、NaNO3和Ca（NO3）2；
（3）实验Ⅲ中代替氢氧化钙溶液的试剂是氯化钡溶液，可观察到的现象为产生白色沉淀，溶液仍呈现红色．

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