Question

20．某金属冶炼厂在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．其设计方案如图1所示．

查阅资料得知：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$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O．
（1）步骤Ⅰ中分离得到固体A和蓝色溶液B的操作名称是过滤．
（2）蓝色溶液B中的溶质是CuSO₄、H₂SO₄（填化学式）．
（3）写出步骤Ⅲ中发生反应的化学方程式Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑．
（4）硫酸亚铁可用作治疗贫血症（选填“贫血症”或“佝偻病”）的药物．
（5）铜制品在空气中会发生锈蚀[铜锈的主要成分是Cu₂（OH）₂CO₃]．根据铜锈的主要成分中含有氢元素和碳元素，可以判断出铜锈需要空气中的H₂O、CO₂（填化学式）．若要探究“铜生锈是否需要空气中的氧气？”如图2所示实验中，只需完成BD（填字母）两个实验即可达到实验目的．

Answer 1

分析 根据设计方案图1可知，废料中的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，所以溶质中还含有硫酸；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；
根据质量守恒定律分析铜生锈条件，根据对比实验法探究铜生锈的条件分析应进行的实验．

解答 解：由题意可知，废料中的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，所以溶质中还含有硫酸；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：（1）步骤Ⅰ中分离得到固体A和蓝色溶液B的操作名称是过滤．
（2）由上述分析可知，蓝色溶液B中的溶质是 CuSO₄、H₂SO₄．
（3）由上述分析可知，步骤Ⅲ中发生反应的化学方程式是：Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑．
（4）硫酸亚铁可用作治疗贫血症的药物．
5）铜制品在空气中会发生锈蚀[铜锈的主要成分是Cu₂（OH）₂CO₃]．根据铜锈的主要成分中含有氢元素和碳元素，可以判断出铜锈需要空气中的H₂O、CO₂．若要探究“铜生锈是否需要空气中的氧气？”如图2所示实验中，只需完成BD两个实验即可达到实验目的．
故答为：（1）过滤．（2）CuSO₄、H₂SO₄．（3）Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑．（4）贫血症．（5）铜H₂O、CO₂，BD．

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．