Question

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：

 

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（2）取样检验是为了确认Fe³⁺是否除净，你的检验方法是

 

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（3）滤渣c是

 

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（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、

 

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（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：

 

．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：

 

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Answer 1

考点：制备实验方案的设计

专题：实验题,实验设计题

分析：废铜渣中铜和硝酸、硫酸反应方程式为3Cu+2HNO₃+3H₂SO₄=3CuSO₄+2NO↑+4H₂O，废铜渣中铁也发生类似反应，调节pH目的是使铁离子生成氢氧化铁沉淀，故滤渣C为氢氧化铁，滤液中含硫酸铜；通过蒸发浓缩、冷却结晶析出硫酸铜晶体．
（1）由工艺流程图转化关系可知，由于硫酸的存在，酸过量，硝酸全起氧化剂作用，酸为稀溶液，生成硫酸铜、NO、水．
（2）用硫氰化钾检验铁离子的存在；
（3）由工艺流程图转化关系可知，滤渣的主要成分为氢氧化铁．
（4）二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮；
（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，配平方程式即可；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，据此分析．

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，配平方程式得：3CuSO₄

△   .

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

△   .

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：本题考查学生对工艺流程的理解、阅读题目获取信息能力、物质分离提纯等基本操作，难度中等，要求学生要有扎实的实验基础知识和灵活应用信息、基础知识解决问题的能力．