Question

【题目】某工厂排出的废水中含有大量的Fe2+、Cu2+和SO42-。

Ⅰ.某校研究性学习小组设计如图流程以回收铜和硫酸亚铁。请回答：

（1）反应①的离子方程式为______。

（2）操作①中用到的玻璃仪器是_____(填序号)。

a．烧杯 b．漏斗 c．玻璃棒 d．酒精灯

（3）固体成分是_____。(填名称)。

（4）原料②的名称为_____。

Ⅱ.回收的铜可用于制备胆矾(CuSO4·5H2O)。将铜和一定浓度稀硫酸混合后在加热的情况下通入氧气，发生如下反应：2Cu＋2H2SO4＋O22CuSO4＋2H2O。 制得硫酸铜溶液后经过蒸发、浓缩、冷却结晶、过滤可得胆矾。

（1）请分析2Cu＋2H2SO4＋O22CuSO4＋2H2O反应中，氧化剂是_____，氧化产物是____(填化学式)。

（2）用双线桥标出上述反应的电子得失_____。

2Cu＋2H2SO4＋O22CuSO4＋2H2O

（3）若有147gH2SO4 参与反应，则转移的电子数目为_____。

Answer 1

【答案】Fe+Cu2+=Fe2++Cu abc 铜和铁 稀硫酸 O2 CuSO4 3NA

【解析】

Ⅰ.由流程图可知，向工业废水中加入过量的铁粉，铁与铜离子发生置换反应生成铜和亚铁离子，过滤，得到含有铜和铁的滤渣和硫酸亚铁溶液；向滤渣中加入适量的稀硫酸，使铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，过滤，得到铜和硫酸亚铁溶液；将所得硫酸亚铁溶液混合，经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤可得绿矾；

Ⅱ. 由方程式可知，反应中铜元素化合价升高，失电子被氧化，氧元素化合价降低，得电子被还原，O2是氧化剂，Cu是还原剂。

（1）反应①为铁与铜离子发生置换反应生成铜和亚铁离子，反应的离子方程式为Fe+Cu2+=Fe2++Cu，故答案为：Fe+Cu2+=Fe2++Cu；

（2）操作①为固体和液体分离，该操作名称为过滤，过滤用到的玻璃仪器有：a．烧杯、b．漏斗、c．玻璃棒，故答案为：abc；

（3）由分析可知固体成分为铁和铜的混合物，故答案为：铜和铁；

（4）操作①中加入过量的铁才能使铜离子完全反应，所以所得固体的成分是铁和铜，分离铁和铜且回收铜，所以加入某物质与铁反应，与铜不反应，且与铁反应后的物质与操作①所得溶液中溶质的成分一样，加入的物质为稀硫酸，故答案为：稀硫酸；

Ⅱ.（1）由方程式可知，反应中铜元素化合价升高，失电子被氧化，氧元素化合价降低，得电子被还原，O2是氧化剂，Cu是还原剂，硫酸铜是氧化产物，故答案为：O2；CuSO4；

（2）由方程式可知，反应消耗2mol铜和1mol氧气转移4mol电子，则用双线桥表示反应的电子得失为，故答案为：；

（3）由方程式可知，反应消耗2mol硫酸转移4mol电子，147g硫酸的物质的量为=1.5mol，则转移的电子数目为1.5mol×4××NA mol—1=3 NA，故答案为：3 NA。