Question

3．某化学兴趣小组以黄铜矿（主要成分CuFeS₂）为原料进行如下实验探究．为测定黄铜矿中硫元素的质量分数，将m₁g该黄铜矿样品放入如图所示装置中，从a处不断地缓缓通入空气，高温灼烧石英管中的黄铜矿样品．

（1）锥形瓶A内所盛试剂是氢氧化钠；装置B的作用是干燥气体；锥形瓶D内发生反应的离子方程式为SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O．
（2）反应结束后将锥形瓶D中的溶液进行如下处理：

如图则向锥形瓶D中加入过量H₂O₂溶液反应的离子方程式为H₂O₂+SO₃^2-=SO₄^2-+H₂O；操作Ⅱ是洗涤、烘干、称重，其中洗涤的具体方法固体放入过滤器中，用玻璃棒引流向过滤器中加入蒸馏水至浸没沉淀，待滤液自然流下后，重复上述操作2-3次；该黄铜矿中硫元素的质量分数为$\frac{32{m}_{2}}{233{m}_{1}}$×100%（用含m₁、m₂的代数式表示）．
（3）反应后固体经熔炼、煅烧后得到泡铜（Cu、Cu₂O）和熔渣（Fe₂O₃、FeO），要验证熔渣中存在FeO，应选用的最佳试剂是C
A．KSCN溶液、氯水    B．稀盐酸、KMnO₄溶液
C．稀硫酸、KMnO₄溶液    D．NaOH溶液
（4）已知：Cu⁺在强酸性环境中会发生反应生成Cu和Cu²⁺．设计实验方案验证泡铜中是否含有Cu₂O取少量泡铜于试管中加入适量稀硫酸，若溶液呈蓝色说明泡铜中含有Cu₂O，否则不含有．

Answer 1

分析 将m₁g该黄铜矿样品放入如图所示装置中，从a处不断地缓缓通入空气，高温灼烧石英管中的黄铜矿样品，为防止二氧化碳的干扰，应将空气中的二氧化碳用碱液除掉，通过碱石灰干燥吸收水蒸气，进入装置C加热反应，反应后固体经熔炼、煅烧后得到泡铜（Cu、Cu₂O）和熔渣（Fe₂O₃、FeO），生成的二氧化硫气体进入装置D被过滤氢氧化钠溶液吸收得到亚硫酸钠溶液，
（1）为防止二氧化碳的干扰，应将空气中的二氧化碳用碱液除掉，通过碱石灰干燥吸收水蒸气，生成的二氧化硫能和氢氧化钠反应生成盐；
（2）亚硫酸根离子能被过氧化氢氧化生成硫酸根离子；洗涤固体在过滤器中进行，加水至浸没固体使水自然流下，重复几次洗涤干净，m₂g固体为硫酸钡的质量，结合硫元素守恒计算得到硫元素的质量分数；
（3）反应后固体经熔炼、煅烧后得到泡铜（Cu、Cu₂O）和熔渣（Fe₂O₃、FeO），要验证熔渣中存在FeO，应选用的最佳试剂是加入硫酸溶解后加入高锰酸钾溶液观察高锰酸钾溶液是否褪色设计检验方案；
（4）泡铜成分为Cu、Cu₂O，Cu⁺在强酸性环境中会发生反应生成Cu和Cu²⁺．据此设计实验验证是否含有氧化亚铜．

解答 解：（1）为防止二氧化碳的干扰，应将空气中的二氧化碳用碱液除掉，锥形瓶A内所盛试剂是氢氧化钠溶液，通过碱石灰干燥吸收水蒸气，生成的二氧化硫能和过量氢氧化钠反应生成亚硫酸钠盐和水，反应的离子方程式为：SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O，
故答案为：氢氧化钠，干燥气体，SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O；
（2）亚硫酸根离子具有还原性能被过氧化氢氧化生成硫酸根离子，反应的离子方程式为：H₂O₂+SO₃^2-=SO₄^2-+H₂O，洗涤固体在过滤器中进行，加水至浸没固体使水自然流下，重复几次洗涤干净，具体操作为：固体放入过滤器中，用玻璃棒引流向过滤器中加入蒸馏水至浸没沉淀，待滤液自然流下后，重复上述操作2-3次，m₂g固体为硫酸钡的质量，结合硫元素守恒计算得到硫元素的质量分数=$\frac{\frac{{m}_{2}g}{233g/mol}×32g/mol}{{m}_{1}}$×100%=$\frac{32{m}_{2}}{233{m}_{1}}$×100%，
故答案为：H₂O₂+SO₃^2-=SO₄^2-+H₂O；固体放入过滤器中，用玻璃棒引流向过滤器中加入蒸馏水至浸没沉淀，待滤液自然流下后，重复上述操作2-3次；$\frac{32{m}_{2}}{233{m}_{1}}$×100%；
（3）反应后固体经熔炼、煅烧后得到泡铜（Cu、Cu₂O）和熔渣（Fe₂O₃、FeO），要验证熔渣中存在FeO，应选用的最佳试剂是加入硫酸溶解后加入高锰酸钾溶液观察高锰酸钾溶液是否褪色设计检验方案，
故答案为：C；
（4）泡铜成分为Cu、Cu₂O，Cu⁺在强酸性环境中会发生反应生成Cu和Cu²⁺．据此设计实验验证是否含有氧化亚铜，取少量泡铜于试管中加入适量稀硫酸，若溶液呈蓝色说明泡铜中含有Cu₂O，否则不含有，
故答案为：取少量泡铜于试管中加入适量稀硫酸，若溶液呈蓝色说明泡铜中含有Cu₂O，否则不含有．

点评 本题考查混合物的分离和提纯，主要是物质性质、实验基本操作和实验探究设计等知识点，关键是提取题中的信息，根据所学知识完成，题目难度中等．