题目内容
3．某实验小组用工业上废渣（主要成分Cu2S和Fe2O3）制取纯铜和绿矾（FeSO4•7H2O）产品，设计流程如图1：
（1）在实验室中，欲用98%的浓硫酸（密度为1.84g•mL-1）配制500mL1.0mol•L-1的硫酸，需要的仪器除量筒、烧杯、玻璃棒外、胶头滴管，还有500mL容量瓶．
（2）该小组同学设计如图2装置模拟废渣在过量氧气中焙烧，并验证废渣中含硫元素．
①装置A中反应的化学方程式为2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑；D装置作用安全瓶，E装置中的现象是品红溶液红色褪去
②当F装置中出现白色沉淀时，反应离子方程式为2SO2+O2+2H2O+2Ba2+=2BaSO4↓+4H+
③反应装置不完善，为避免空气污染，在图3方框中补全装置图，并注明试剂名称．
（3）从图4选择合适的装置，写出步骤⑤中进行的操作顺序cb（填序号）
（4）步骤⑥中由粗铜得到纯铜的方法为电解精炼（填写名称）．
（5）为测定产品中绿矾的质量分数，称取30.0g样品溶于水配成250mL溶液，取25.00mL溶液于锥形瓶中，用0.1000mol•L-1酸性KMnO4溶液进行滴定，反应为：10FeSO4+8H2SO4+2KMnO4═2MnSO4+5Fe2（SO4）3+K2SO4+8H2O．实验所得数据如表所示：
| 滴定次数 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| KMnO4溶液体积/mL | 19.10 | 20.02 | 19.98 | 20.00 |
a．酸式滴定管用蒸馏水洗净后未用标准液润洗
b．锥形瓶洗净后未干燥
c．滴定终点时俯视读数
d．滴定前尖嘴有气泡，滴定后气泡消失
②根据表中数据，计算所得产品中绿矾的质量分数为92.7%．
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，硫酸亚铁溶液蒸发结晶得到绿矾．
（1）用98%的浓硫酸配制500mL1.0mol•L-1的硫酸，需要的仪器除量筒、烧杯、玻璃棒外、胶头滴管，还有500mL容量瓶；
（2）A中制备氧气，B中盛放浓硫酸干燥氧气，C中硫化亚铜与氧气反应，D中进气管短，应是安全瓶，防止溶液倒吸，E装置检验二氧化硫，F中氧气与亚硫酸反应生成硫酸，硫酸与氯化钡溶液反应，最后需要尾气处理，防止二氧化硫污染空气．
①过氧化钠与水反应生成氢氧化钠与氧气；D的为安全瓶；二氧化硫具有漂白性；
②氧气与亚硫酸反应生成硫酸，硫酸与氯化钡溶液反应；
③图3方框中装置为吸收二氧化硫尾气处理装置，可以盛放氢氧化钠溶液，用导致的漏斗防止倒吸；
（3）步骤⑤是从溶液中获得晶体，需要进行加热蒸发、冷却结晶、过滤等操作；
（4）步骤⑥中由粗铜得到纯铜的方法为电解精炼；
（5）①第1组实验数据偏小，
①a．酸式滴定管用蒸馏水洗净后未用标准液润洗，酸性高锰酸钾溶液浓度变稀；
b．锥形瓶洗净后未干燥，溶质的物质的量未变；
c．滴定终点时俯视读数，读数在液面上方，滴定管刻度由上而下增大；
d．滴定前尖嘴有气泡，滴定后气泡消失，高锰酸钾溶液体积读数应大于实际消耗量；
②第2、3、4组数据平均值为消耗高锰酸钾溶液体积，根据方程式计算产品中绿矾的质量分数．
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，硫酸亚铁溶液蒸发结晶得到绿矾．
（1）用98%的浓硫酸配制500mL1.0mol•L-1的硫酸，需要的仪器除量筒、烧杯、玻璃棒外、胶头滴管，还有500mL容量瓶，
故答案为：500mL容量瓶；
（2）A中制备氧气，B中盛放浓硫酸干燥氧气，C中硫化亚铜与氧气反应，D中进气管短，应是安全瓶，防止溶液倒吸，E装置检验二氧化硫，F中氧气与亚硫酸反应生成硫酸，硫酸与氯化钡溶液反应，最后需要尾气处理，防止二氧化硫污染空气．
①过氧化钠与水反应生成氢氧化钠与氧气，反应方程式为：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑，D的为安全瓶；二氧化硫具有漂白性，E装置中品红溶液红色褪去，
故答案为：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑；安全瓶；品红溶液红色褪去；
②氧气与亚硫酸反应生成硫酸，硫酸与氯化钡溶液反应，总的反应离子方程式为：2SO2+O2+2H2O+2Ba2+=2BaSO4↓+4H+，
故答案为：2SO2+O2+2H2O+2Ba2+=2BaSO4↓+4H+；
③图3方框中装置为吸收二氧化硫尾气处理装置，可以盛放氢氧化钠溶液，用导致的漏斗防止倒吸，装置图为：
，
故答案为：；
（3）步骤⑤是从溶液中获得晶体，需要进行加热蒸发、冷却结晶、过滤等操作，步骤⑤中进行的操作顺序为cb，
故答案为：cb；
（4）步骤⑥中由粗铜得到纯铜的方法为电解精炼，
故答案为：电解精炼；
（5）①a．酸式滴定管用蒸馏水洗净后未用标准液润洗，酸性高锰酸钾溶液浓度变稀，消耗体积应偏大，故a不符合；
b．锥形瓶洗净后未干燥，溶质的物质的量未变，不影响高锰酸钾溶液体积，故b不符合；
c．滴定终点时俯视读数，读数在液面上方，滴定管刻度由上而下增大，则读数偏小，故c符合；
d．滴定前尖嘴有气泡，滴定后气泡消失，高锰酸钾溶液体积读数应大于实际消耗量，故d不符合，
故选：c；
②消耗高锰酸钾溶液体积为$\frac{（20.02+19.98+20.00）mL}{3}$=20mL，
设产品中绿矾的质量分数为x，则：
10FeSO4+8H2SO4+2KMnO4═2MnSO4+5Fe2（SO4）3+K2SO4+8H2O
1520g 2mol
30g×$\frac{152}{152+126}$×x×$\frac{25mL}{250mL}$ 0.02L×0.1mol/L
所以1520g：30g×$\frac{152}{152+126}$×x×$\frac{25mL}{250mL}$=2mol：0.02L×0.1mol/L
解得x=92.7%，
故答案为：92.7%．
点评 本题是化学工艺流程与综合实验题目，涉及混合物的分离和提纯、对装置的分析与评价、物质含量测定等，侧重考查学生分析问题能力、实验操作能力，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，题目难度中等．
新黄冈兵法密卷系列答案
| A． | Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑ | B． | 2KClO3$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{△}$2KCl+3O2↑ | ||
| C． | S+O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$SO2 | D． | H2+Cl2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2HCl |
以制革工业产生的污泥为原料，回收污泥中三价铬的工艺流程如图所示，（硫酸浸取液中金属离子主要是Cr3+，其次是Fe3+、Al3+、Cu2+、Mg2+）：
部分阳离子常温下以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：
| 阳离子 | Fe3+ | Fe2+ | Mg2+ | Al3+ | Cu2+ | Cr3+ |
| 开始沉淀时的pH | 1.9 | 7.0 | -- | -- | 4.7 | -- |
| 沉淀完全时的pH | 3.2 | 9.0 | 11.1 | 8 | 6.7 | 9 （＞9溶解） |
A．将含铬污泥粉碎并适当延长浸取时间 B．升高温度不断搅拌 C．多次浸取，合并浸取液 D．缩短浸取时间
（2）氧化过程中加入H2O2，除了能把Cr3+氧化为Cr2O72-外，另一个作用是2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O（用离子方程式表示）
（3）过滤Ⅱ产生的沉淀是Fe（OH）3、Al（OH）3、Cu（OH）2，（填化学式）
（4）钠离子交换树脂的原理为：Mn++nNaR→MRn+nNa+，被交换的杂质离子是Ca2+，Mg2+（填离子符号）
（5）每生成1molCr（OH）（H2O）3SO4，消耗SO2的物质的量为1.5mol
（6）工业上可用电解法处理含Cr2O72-的酸性废水，具体方法是将含Cr2O72-的酸性废水放入电解槽内，加入适量的NaCl，以铁和石墨为电极进行电解，经过一段时间后，生成Cr（OH）3和Fe（OH）3沉淀除去
①铁电极与直流电源的正极（填“正极”或“负极”）相连，加入适量NaCl的目的是增大溶液导电能力
②若电解后的溶液中c（Fe3+）为2.0×10-13mol•L-1，则溶液中为3.0×10-6mol/L（已知Ksp[Fe（OH）3]=4.0×10-38，Ksp[Fe（OH）3]=6.0×10-31）
| A． | 需要配置480mL该溶液，应选用500mL容量瓶 | |
| B． | 固体NaOH须放到烧杯中称量 | |
| C． | 把称好的固体加水溶解后马上转移到容量瓶中 | |
| D． | 定容时俯视刻度线，所配NaOH溶液浓度会偏大 |
的命名正确的是（ ）| A． | 1-甲基-3-乙基苯 | B． | 1-甲基-3-苯乙烯 | C． | 间甲基苯乙烯 | D． | 间乙基甲苯 |
$\stackrel{高锰酸钾酸性溶液}{→}$R-COOH+
，HOOC（CH2）4COOH．| 温度℃ | 400 | 500 | 830 | 1000 |
| 平均常数K | 10 | 9 | 1 | 0.6 |
| A． | 上述反应中正反应是吸热反应 | |
| B． | 该反应的化学平衡常数表达式为K=$\frac{\{c（{H}_{2}）•c（C{O}_{2}）\}}{\{c（CO）•c（{H}_{2}O）\}}$ | |
| C． | 该反应在400℃时达平衡状态，若升高温度，则正反应速率减小，逆反应速率增大 | |
| D． | 在830℃，2L的密闭容器中，冲入1molCO、5molH2O（g）、3molCO2和2molH2发生上述反应，在达到平衡前V（正）＜V（逆） |