题目内容

20．某实验小组用工业上废弃固体（主要成分Cu2S和Fe2O3）混合物制取粗铜和Fe2（SO4）3晶体，设计的操作流程如下：

（1）③④操作中会有一种气体生成，若在实验室制备该气体，可选择下列哪些装置cd．

（2）溶液B加稀硫酸酸化后加强氧化剂x，试剂x最好选择下列哪种试剂b（填序号）．
a．Cl2                   b．H2O2　　　c．KMnO4
试剂x在酸性条件下与溶液B反应的离子方程式为2Fe2++H2O2 +2H+=2Fe3++2H2O．
（3）氧化铁是重要的工业颜料，用废铁屑制备它的流程如图：

操作II的名称是洗涤；
写出在空气中煅烧FeCO3的化学方程式4FeCO3+O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3+4CO2．

分析 废弃固体主要成分Cu2S和Fe2O3，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，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、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；向滤液B中加入试剂X得到溶液C，将溶液C浓缩结晶得到硫酸铁晶体，滤液B中成分是FeSO4，需要加入氧化剂双氧水将FeSO4氧化为硫酸铁，所以试剂x是H2O2；
铁屑用纯碱溶液洗去油污，加稀硫酸充分反应，经过过滤分离，在滤液中加入过量的碳酸氢铵溶液得到碳酸亚铁，再经过过滤、洗涤，然后再干燥，煅烧得到氧化铁；
据此分析解答．

解答 解：废弃固体主要成分Cu2S和Fe2O3，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，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、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；向滤液B中加入试剂X得到溶液C，将溶液C浓缩结晶得到硫酸铁晶体，滤液B中成分是FeSO4，需要加入氧化剂双氧水将FeSO4氧化为硫酸铁，所以试剂x是H2O2．
（1）③④操作中会有一种气体生成，该气体是氢气，若在实验室制备该气体，可以用锌和稀硫酸反应制取，该反应的反应物为固液混合、不需要加热，所以应该选取固液混合不加热型装置，所以可选择cd装置，
故答案为：cd；
（2）溶液B加稀硫酸酸化后加强氧化剂x，且反应后不能产生杂质，氯气和高锰酸钾能将亚铁离子氧化为铁离子，但引进新的杂质，双氧水和硫酸亚铁反应生成硫酸铁和水，不产生新的杂质，故选b；双氧水具有氧化性，能将硫酸亚铁氧化为硫酸铁，自身被还原为水，所以试剂x在酸性条件下与溶液B反应的离子方程式为：2Fe2++H2O2 +2H+=2Fe3++2H2O，
故答案为：b；2Fe2++H2O2 +2H+=2Fe3++2H2O；
（3）由工艺流程可知操作Ⅱ是除去固体碳酸亚铁上少量可溶性杂质，方法是洗涤；在空气中煅烧FeCO3，FeCO3与氧气反应生成三氧化二铁和二氧化碳，反应方程式为：4FeCO3+O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3+4CO2，
故答案为：洗涤；4FeCO3+O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3+4CO2．

点评 本题考查混合物的分离和提纯，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．

练习册系列答案
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若用双氧水氧化试管中制得的无色水溶液，写出反应的离子方程式H2O2+2I-+2H+=I2+2H2O．
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