Question

（2012?房山區(qū)二模）一學(xué)習(xí)小組利用下圖所示裝置，對(duì)某含少量Fe的廢銅屑進(jìn)行銅含量的測(cè)定，并探究利用其制備硫酸銅溶液．

（1）向A中加入10g廢銅屑樣品，關(guān)閉彈簧夾，打開B活塞向A注入足量稀硫酸后關(guān)閉．此時(shí)裝置C中發(fā)生的現(xiàn)象是

水面下降，水順長(zhǎng)導(dǎo)管排入D中

．
（2）反應(yīng)進(jìn)行到A中不再產(chǎn)生氣泡時(shí)，若C中收集到448mL（已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體，則該廢銅屑中銅的質(zhì)量百分含量為

88.8%

．
（3）拆除C、D裝置后，打開彈簧夾，持續(xù)將空氣通入A中，至A中固體全部消失，再繼續(xù)通入一段時(shí)間空氣后，關(guān)閉彈簧夾，停止通入空氣．
①該過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是

4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O

、

2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺

；
②為使A中固體加快溶解速率，以下方法運(yùn)用合理的是

abde

．
a．對(duì)A裝置加熱      b．向A內(nèi)加入少量Fe₂O₃     c．向A內(nèi)加入少量CuO
d．增大空氣通入量   e．向A內(nèi)加入少量FeSO₄     f．向A內(nèi)加入少量H₂O
（4）將A中溶液倒入燒杯內(nèi)，加入Cu₂（OH）₂CO₃將其調(diào)節(jié)至pH=4時(shí)，溶液中鐵被完全沉淀，過濾后即得紅褐色沉淀與硫酸銅溶液，此過程離子反應(yīng)方程式是

Cu₂（OH）₂CO₃+H⁺+Fe³⁺=2Cu²⁺+Fe（OH）₃↓+CO₂↑

．
（5）有同學(xué)認(rèn)為，可以不用測(cè)量氣體法計(jì)算廢銅屑中銅的質(zhì)量百分含量，則其采用的方法是

測(cè)定沉淀法

，其具體操作步驟可續(xù)寫為：

將（4）中所得紅褐色沉淀洗滌、干燥、稱量、計(jì)算

．

Answer 1

分析：（1）A中的廢銅屑含有鐵加入稀硫酸反應(yīng)生成氫氣，裝置C是排水量氣裝置；
（2）10g廢銅屑樣品，反應(yīng)進(jìn)行到A中不再產(chǎn)生氣泡時(shí)，若C中收集到448mL（已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體為氫氣物質(zhì)的量為0.02mol，F(xiàn)e+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，鐵物質(zhì)的量為0.02mol，質(zhì)量為0.02mol×56g/mol=1.12g，計(jì)算得到銅的質(zhì)量計(jì)算銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（3）①拆除C、D裝置后，打開彈簧夾，持續(xù)將空氣通入A中，生成的亞鐵離子被空氣中 的氧氣氧化為鐵離子，鐵離子和銅反應(yīng)生成亞鐵離子，至A中固體全部消失；
②加快A中的固體溶解速率增大，可以依據(jù)影響反應(yīng)速率的因素分析；
（4）將A中溶液倒入燒杯內(nèi)，加入Cu₂（OH）₂CO₃將其調(diào)節(jié)至pH=4時(shí)，溶液中鐵被完全沉淀，過濾后即得紅褐色沉淀與硫酸銅溶液，依據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象和反應(yīng)物和產(chǎn)物分析書寫離子方程式；
（5）依據(jù)題干信息不用測(cè)定氣體體積，可以依據(jù)沉淀法測(cè)定沉淀質(zhì)量計(jì)算鐵元素質(zhì)量來計(jì)算得到銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答：解：（1）A中的廢銅屑含有鐵加入稀硫酸反應(yīng)生成氫氣，裝置C是排水量氣裝置，現(xiàn)象是C中液面下降，水被排到D中，
故答案為：水面下降，水順長(zhǎng)導(dǎo)管排入D中；
（2）10g廢銅屑樣品，反應(yīng)進(jìn)行到A中不再產(chǎn)生氣泡時(shí)，若C中收集到448mL（已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體為氫氣物質(zhì)的量為0.02mol，F(xiàn)e+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，鐵物質(zhì)的量為0.02mol，質(zhì)量為0.02mol×56g/mol=1.12g，該廢銅屑中銅的質(zhì)量百分含量=

10g-1.12g

10g

×100%=88.8%，
故答案為：88.8%；
（3）①拆除C、D裝置后，打開彈簧夾，持續(xù)將空氣通入A中，鐵和硫酸反應(yīng)生成的亞硫酸亞鐵會(huì)被空氣中的氧氣氧化為硫酸鐵，鐵離子具有氧化性能氧化溶解銅，至A中固體全部消失反應(yīng)的離子方程式為：4Fe²⁺+O₂ +4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，再繼續(xù)通入一段時(shí)間空氣后，關(guān)閉彈簧夾，停止通入空氣，
故答案為：4Fe²⁺+O₂ +4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O；2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
②為使A中固體加快溶解速率，
a．對(duì)A裝置加熱，會(huì)加快反應(yīng)速率，故a正確；
b．向A內(nèi)加入少量Fe₂O₃，溶解后自動(dòng)鐵離子濃度會(huì)提高溶解銅的反應(yīng)速率，故b正確；
c．向A內(nèi)加入少量CuO，和硫酸反應(yīng)不能加快溶解速率，故c錯(cuò)誤；
d．增大空氣通入量，自動(dòng)氧氣濃度可以提高反應(yīng)速率，故d正確；
e．向A內(nèi)加入少量FeSO₄，增大了亞鐵離子濃度能加快反應(yīng)速率，故e正確；
f．向A內(nèi)加入少量H₂O，稀釋溶液濃度，反應(yīng)速率減小，故f錯(cuò)誤；
故選abde；
（4）將A中溶液倒入燒杯內(nèi)，加入Cu₂（OH）₂CO₃將其調(diào)節(jié)至pH=4時(shí)，溶液中鐵被完全沉淀，過濾后即得紅褐色沉淀與硫酸銅溶液，此過程離子反應(yīng)方程式是
Cu₂（OH）₂CO₃+H⁺+Fe³⁺=2Cu²⁺+Fe（OH）₃↓+CO₂↑，
故答案為：Cu₂（OH）₂CO₃+H⁺+Fe³⁺=2Cu²⁺+Fe（OH）₃↓+CO₂↑；
（5）不用測(cè)量氣體法，可以依據(jù)沉淀方法，測(cè)定沉淀氫氧化鐵質(zhì)量，計(jì)算鐵元素質(zhì)量，得到銅的質(zhì)量，計(jì)算廢銅屑中銅的質(zhì)量百分含量，沉淀實(shí)驗(yàn)方法為：得到的氫氧化鐵沉淀洗滌、干燥、稱量、計(jì)算，
故答案為：測(cè)定沉淀法；將（4）中所得紅褐色沉淀洗滌、干燥、稱量、計(jì)算．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的探究實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，掌握物質(zhì)性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)反應(yīng)原理是解題關(guān)鍵，題目難度中等．