Question

2．某金屬冶煉廠在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了一定量的含銅廢料．化學(xué)興趣小組利用稀硫酸和鐵粉分離回收銅，并獲得硫酸亞鐵晶體．其設(shè)計(jì)方案如圖所示．

查閱資料得知：在通入空氣并加熱的條件下，銅可與稀硫酸反應(yīng)轉(zhuǎn)化為硫酸銅，反應(yīng)的化學(xué)方程式：
2Cu+2H₂SO₄+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O．
（1）步驟Ⅰ中分離得到固體A和藍(lán)色溶液B的操作名稱是過濾．
（2）藍(lán)色溶液B中的溶質(zhì)是CuSO₄、H₂SO₄（填化學(xué)式）．
（3）寫出步驟Ⅲ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑．
（4）銅制品在空氣中會(huì)發(fā)生銹蝕[銅銹的主要成分是Cu₂（OH）₂CO₃]．根據(jù)銅銹的主要成分中含有氫元素和碳元素，可以判斷出銅生銹除了需要氧氣，還需要空氣中的CO₂、H₂O （填化學(xué)式）．

Answer 1

分析 根據(jù)設(shè)計(jì)方案圖1可知，廢料中的銅與氧氣反應(yīng)生成氧化銅，氧化銅與硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和水，所以藍(lán)色溶液中的溶質(zhì)中含有硫酸銅，根據(jù)藍(lán)色溶液中加入鐵有氣體產(chǎn)生，說明藍(lán)色溶液中含有過量的硫酸，所以溶質(zhì)中還含有硫酸；加入鐵粉是利用鐵與硫酸銅反應(yīng)生成銅和硫酸亞鐵，將銅置換出來，得到硫酸亞鐵，鐵與硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，也是獲得硫酸亞鐵，所以加入略過量的鐵粉，過量的目的是使CuSO₄、H₂SO₄完全反應(yīng)；固體C中可能含有鐵所以先用硫酸清洗把鐵除掉，再用水沖洗，最后進(jìn)行干燥就能得到銅了；
根據(jù)質(zhì)量守恒定律分析銅生銹條件，根據(jù)對(duì)比實(shí)驗(yàn)法探究銅生銹的條件分析應(yīng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)．

解答 解：由題意可知，廢料中的銅與氧氣反應(yīng)生成氧化銅，氧化銅與硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和水，所以藍(lán)色溶液中的溶質(zhì)中含有硫酸銅，根據(jù)藍(lán)色溶液中加入鐵有氣體產(chǎn)生，說明藍(lán)色溶液中含有過量的硫酸，所以溶質(zhì)中還含有硫酸；加入鐵粉是利用鐵與硫酸銅反應(yīng)生成銅和硫酸亞鐵，將銅置換出來，得到硫酸亞鐵，鐵與硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，也是獲得硫酸亞鐵，所以加入略過量的鐵粉，過量的目的是使CuSO₄、H₂SO₄完全反應(yīng)；固體C中可能含有鐵所以先用硫酸清洗把鐵除掉，再用水沖洗，最后進(jìn)行干燥就能得到銅了，所以
（1）步驟Ⅰ中分離得到固體A和藍(lán)色溶液B的操作名稱是過濾；
（2）由上述分析可知，藍(lán)色溶液B中的溶質(zhì)是：CuSO₄、H₂SO₄；
（3）由上述分析可知，步驟Ⅲ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是：Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑；
（4）銅制品在空氣中會(huì)發(fā)生銹蝕[銅銹的主要成分是Cu₂（OH）₂CO₃]．根據(jù)銅銹的主要成分中含有氫元素和碳元素，可以判斷出銅銹需要空氣中的H₂O、CO₂．故答案為：（1）過濾；
（2）CuSO₄、H₂SO₄；
（3）Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑；
（4）CO₂、H₂O．

點(diǎn)評(píng) 解答本題關(guān)鍵是要知道置換銅必須用鐵，因?yàn)檫�要得到硫酸亞鐵，為了反應(yīng)充足加入的試劑要過量，再利用鐵能與硫酸反應(yīng)，銅不能與硫酸反應(yīng)將銅和鐵分開．