Question

17．硫酸铜在生产、生活中应用广泛．某化工厂用含少量铁的废铜渣为原料生产胆矾的流程如下：

（1）写出浸出时铜与稀硫酸、稀硝酸反应生成硫酸铜的化学方程式：3Cu+2HNO₃+3H₂SO₄=3CuSO₄+2NO↑+4H₂O．
（2）取样检验是为了确认Fe³⁺是否除净，你的检验方法是取试样少许放入试管中，滴加KSCN溶液，若溶液显红色，则Fe³⁺未除净，否则Fe³⁺除净．
（3）滤渣c是Fe（OH）₃．
（4）气体a可以被循环利用，用化学方程式表示气体a被循环利用的原理为：2NO+O₂═2NO₂、3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO．
（5）一定温度下，硫酸铜受热分解生成CuO、SO₂气体、SO₃气体和O₂气体，写出硫酸铜受热分解的化学方程式：3CuSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3CuO+SO₃↑+2SO₂↑+O₂↑．某同学设计了如图2所示的实验装置分别测定生成的SO₂气体、SO₃气体的质量和O₂气体的体积．此设计有不合理之处，请说明理由：混合气体通过饱和碳酸氢钠溶液，三氧化硫被吸收生成硫酸，和碳酸氢钠反应生成二氧化硫，没法确定三氧化硫的质量，去掉盛饱和亚硫酸氢钠的装置即可．

Answer 1

分析 用含少量铁的废铜渣为原料生产胆矾，由制备流程可知，Fe与稀硝酸反应生成硝酸铁，Cu与硝酸、硫酸反应生成硫酸铜，同时生成c为NO，浸出液中含铁离子、铜离子，加试剂b为CuO或氢氧化铜等调节pH，促进铁离子水解转化为沉淀，过滤得到滤渣为Fe（OH）₃，滤液含硫酸铜，蒸发浓缩、冷却结晶得到硫酸铜晶体，以此来解答．

解答 解：（1）由于硫酸的存在，且酸过量，硝酸全起氧化剂作用，酸为稀溶液，生成硫酸铜、NO、水，反应方程式为3Cu+2HNO₃+3H₂SO₄=3CuSO₄+2NO↑+4H₂O，
故答案为：3Cu+2HNO₃+3H₂SO₄=3CuSO₄+2NO↑+4H₂O；
（2）用硫氰化钾检验铁离子的存在，铁离子遇硫氰化钾显红色，具体操作为：取试样少许放入试管中，滴加KSCN溶液，若溶液显红色，则Fe³⁺未除净，否则Fe³⁺除净，故答案为：取试样少许放入试管中，滴加KSCN溶液，若溶液显红色，则Fe³⁺未除净，否则Fe³⁺除净；
（3）由工艺流程图转化关系可知，浸出液中浆调节pH值后，铁离子转化为Fe（OH）₃沉淀析出，滤渣c的主要成分为Fe（OH）₃，故答案为：Fe（OH）₃；
（4）二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，反应的化学方程式3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，故答案为：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
（5）硫酸铜受热分解生成CuO、SO₂气体、SO₃气体和O₂气体，反应物为CuSO₄，生成物为CuO、SO₂、SO₃、O₂，由原子、电子守恒可知反应为3CuSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3CuO+SO₃↑+2SO₂↑+O₂↑；
图2所示的实验装置分别测定生成的SO₂气体、SO₃气体的质量和O₂气体的体积，SO₃气体可溶解于浓硫酸中，采用98.3%的浓硫酸吸收SO₃气体，SO₂气体用碱液吸收，氧气用排水法测量，混合气体通过饱和亚硫酸氢钠溶液，三氧化硫被吸收生成硫酸，和碳酸氢钠反应生成二氧化硫，没法确定三氧化硫的质量，故应先让混合气体通过浓硫酸的装置，三氧化硫被吸收，增重即为三氧化硫的质量，再通过氢氧化钠溶液吸收二氧化硫，增重即为二氧化硫的质量，最后用排水法测量氧气的体积，
故答案为：3CuSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3CuO+SO₃↑+2SO₂↑+O₂↑；混合气体通过饱和碳酸氢钠溶液，三氧化硫被吸收生成硫酸，和碳酸氢钠反应生成二氧化硫，没法确定三氧化硫的质量，去掉盛饱和亚硫酸氢钠的装置即可．

点评 本题考查物质的制备实验，为高频考点，把握制备流程、发生的反应、混合物分离为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，注意（5）为解答的难点，题目难度中等．