Question

3．实验室模拟用工业废弃固体（含有Cu₂S、Fe₂O₃、SiO₂等）制取粗铜、绿矾（FeSO₄•7H₂O）的操作流程如下：

（1）固体A中一定含有的物质是SiO₂（填化学式）；
（2）试剂X是Fe，试剂X与溶液A反应得到固体B和溶液B的离子方程式有  2 Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺、Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu；
（3）溶液B获得绿矾的实验操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥．

Answer 1

分析 废弃固体主要成分Cu₂S和Fe₂O₃、SiO₂等，灼烧废气固体发生反应Cu₂S+2O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$SO₂+2CuO，所以气体a是SO₂，固体A是CuO和Fe₂O₃、SiO₂，固体和稀硫酸混合，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，而二氧化硅与稀硫酸不反应，则固体A为SiO₂，向溶液A中加入过量Fe屑，发生反应CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu、2Fe₂（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，以此解答该题．

解答 解：废弃固体主要成分Cu₂S和Fe₂O₃、SiO₂等，灼烧废气固体发生反应Cu₂S+2O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$SO₂+2CuO，所以气体a是SO₂，固体A是CuO和Fe₂O₃、SiO₂，固体和稀硫酸混合，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，而二氧化硅与稀硫酸不反应，则固体A为SiO₂，向溶液A中加入过量Fe屑，发生反应CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu、2Fe₂（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，
（1）由以上分析可知，二氧化硅和稀硫酸不反应，固体A为SiO₂，故答案为：SiO₂；
（2）加入试剂X，用于置换出铜并生成硫酸亚铁，则X应为Fe，发生的离子反应为2 Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺、Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，
故答案为：Fe；2 Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺、Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu；
（3）溶液B获得绿矾的实验操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，故答案为：冷却结晶；过滤．

点评 本题考查混合物的分离和提纯和制备，侧重考查学生分析问题、实验操作、思维缜密性等能力，明确物质的性质是解本题关键，能从整体上分析各个步骤发生的反应，能正确书写相应的化学方程式和离子方程式，题目难度中等．