Question

硫酸銅在生產、生活中應用廣泛．某化工廠用含少量鐵的廢銅渣為原料生產膽礬的流程如下：

（1）寫出浸出時銅與稀硫酸、稀硝酸反應生成硫酸銅的化學方程式：

 

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（2）取樣檢驗是為了確認Fe³⁺是否除凈，你的檢驗方法是

 

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（3）濾渣c是

 

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（4）氣體a可以被循環(huán)利用，用化學方程式表示氣體a被循環(huán)利用的原理為：2NO+O₂═2NO₂、

 

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（5）一定溫度下，硫酸銅受熱分解生成CuO、SO₂氣體、SO₃氣體和O₂氣體，寫出硫酸銅受熱分解的化學方程式：

 

．某同學設計了如圖2所示的實驗裝置分別測定生成的SO₂氣體、SO₃氣體的質量和O₂氣體的體積．此設計有不合理之處，請說明理由：

 

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Answer 1

考點：制備實驗方案的設計

專題：實驗題,實驗設計題

分析：廢銅渣中銅和硝酸、硫酸反應方程式為3Cu+2HNO₃+3H₂SO₄=3CuSO₄+2NO↑+4H₂O，廢銅渣中鐵也發(fā)生類似反應，調節(jié)pH目的是使鐵離子生成氫氧化鐵沉淀，故濾渣C為氫氧化鐵，濾液中含硫酸銅；通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶析出硫酸銅晶體．
（1）由工藝流程圖轉化關系可知，由于硫酸的存在，酸過量，硝酸全起氧化劑作用，酸為稀溶液，生成硫酸銅、NO、水．
（2）用硫氰化鉀檢驗鐵離子的存在；
（3）由工藝流程圖轉化關系可知，濾渣的主要成分為氫氧化鐵．
（4）二氧化氮和水反應生成硝酸和一氧化氮；
（5）硫酸銅受熱分解生成CuO、SO₂氣體、SO₃氣體和O₂氣體，反應物為CuSO₄，生成物為CuO、SO₂、SO₃、O₂，配平方程式即可；圖2所示的實驗裝置分別測定生成的SO₂氣體、SO₃氣體的質量和O₂氣體的體積，SO₃氣體可溶解于濃硫酸中，采用98.3%的濃硫酸吸收SO₃氣體，SO₂氣體用堿液吸收，氧氣用排水法測量，據此分析．

解答： 解：（1）由于硫酸的存在，且酸過量，硝酸全起氧化劑作用，酸為稀溶液，生成硫酸銅、NO、水，反應方程式為3Cu+2HNO₃+3H₂SO₄=3CuSO₄+2NO↑+4H₂O，
故答案為：3Cu+2HNO₃+3H₂SO₄=3CuSO₄+2NO↑+4H₂O；
（2）用硫氰化鉀檢驗鐵離子的存在，鐵離子遇硫氰化鉀顯紅色，具體操作為：取試樣少許放入試管中，滴加KSCN溶液，若溶液顯紅色，則Fe³⁺未除凈，否則Fe³⁺除凈；故答案為：取試樣少許放入試管中，滴加KSCN溶液，若溶液顯紅色，則Fe³⁺未除凈，否則Fe³⁺除凈；
（3）由工藝流程圖轉化關系可知，浸出液中漿調節(jié)pH值后，鐵離子轉化為Fe（OH）₃沉淀析出，濾渣c的主要成分為Fe（OH）₃，故答案為：Fe（OH）₃；
（4）二氧化氮和水反應生成硝酸和一氧化氮，反應的化學方程式3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，故答案為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
（5）硫酸銅受熱分解生成CuO、SO₂氣體、SO₃氣體和O₂氣體，反應物為CuSO₄，生成物為CuO、SO₂、SO₃、O₂，配平方程式得：3CuSO₄

△   .

3CuO+SO₃↑+2SO₂↑+O₂↑；
圖2所示的實驗裝置分別測定生成的SO₂氣體、SO₃氣體的質量和O₂氣體的體積，SO₃氣體可溶解于濃硫酸中，采用98.3%的濃硫酸吸收SO₃氣體，SO₂氣體用堿液吸收，氧氣用排水法測量，混合氣體通過飽和亞硫酸氫鈉溶液，三氧化硫被吸收生成硫酸，和碳酸氫鈉反應生成二氧化硫，沒法確定三氧化硫的質量，故應先讓混合氣體通過濃硫酸的裝置，三氧化硫被吸收，增重即為三氧化硫的質量，再通過氫氧化鈉溶液吸收二氧化硫，增重即為二氧化硫的質量，最后用排水法測量氧氣的體積．故答案為：3CuSO₄

△   .

3CuO+SO₃↑+2SO₂↑+O₂↑；混合氣體通過飽和碳酸氫鈉溶液，三氧化硫被吸收生成硫酸，和碳酸氫鈉反應生成二氧化硫，沒法確定三氧化硫的質量，去掉盛飽和亞硫酸氫鈉的裝置即可．

點評：本題考查學生對工藝流程的理解、閱讀題目獲取信息能力、物質分離提純等基本操作，難度中等，要求學生要有扎實的實驗基礎知識和靈活應用信息、基礎知識解決問題的能力．