Question

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

（1）寫出浸出時(shí)銅與稀硫酸、稀硝酸反應(yīng)生成硫酸銅的化學(xué)方程式：3Cu+2HNO₃+3H₂SO₄=3CuSO₄+2NO↑+4H₂O．
（2）取樣檢驗(yàn)是為了確認(rèn)Fe³⁺是否除凈，你的檢驗(yàn)方法是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）濾渣c(diǎn)是Fe（OH）₃．
（4）氣體a可以被循環(huán)利用，用化學(xué)方程式表示氣體a被循環(huán)利用的原理為：2NO+O₂═2NO₂、3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO．
（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(xué)方程式：3CuSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3CuO+SO₃↑+2SO₂↑+O₂↑．某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖2所示的實(shí)驗(yàn)裝置分別測(cè)定生成的SO₂氣體、SO₃氣體的質(zhì)量和O₂氣體的體積．此設(shè)計(jì)有不合理之處，請(qǐng)說明理由：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(yīng)生成二氧化硫，沒法確定三氧化硫的質(zhì)量，去掉盛飽和亞硫酸氫鈉的裝置即可．

Answer 1

分析 用含少量鐵的廢銅渣為原料生產(chǎn)膽礬，由制備流程可知，F(xiàn)e與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸鐵，Cu與硝酸、硫酸反應(yīng)生成硫酸銅，同時(shí)生成c為NO，浸出液中含鐵離子、銅離子，加試劑b為CuO或氫氧化銅等調(diào)節(jié)pH，促進(jìn)鐵離子水解轉(zhuǎn)化為沉淀，過濾得到濾渣為Fe（OH）₃，濾液含硫酸銅，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到硫酸銅晶體，以此來解答．

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(yīng)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(yàn)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(zhuǎn)化關(guān)系可知，浸出液中漿調(diào)節(jié)pH值后，鐵離子轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀析出，濾渣c(diǎn)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(yīng)生成硝酸和一氧化氮，反應(yīng)的化學(xué)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(yīng)物為CuSO₄，生成物為CuO、SO₂、SO₃、O₂，由原子、電子守恒可知反應(yīng)為3CuSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3CuO+SO₃↑+2SO₂↑+O₂↑；
圖2所示的實(shí)驗(yàn)裝置分別測(cè)定生成的SO₂氣體、SO₃氣體的質(zhì)量和O₂氣體的體積，SO₃氣體可溶解于濃硫酸中，采用98.3%的濃硫酸吸收SO₃氣體，SO₂氣體用堿液吸收，氧氣用排水法測(cè)量，混合氣體通過飽和亞硫酸氫鈉溶液，三氧化硫被吸收生成硫酸，和碳酸氫鈉反應(yīng)生成二氧化硫，沒法確定三氧化硫的質(zhì)量，故應(yīng)先讓混合氣體通過濃硫酸的裝置，三氧化硫被吸收，增重即為三氧化硫的質(zhì)量，再通過氫氧化鈉溶液吸收二氧化硫，增重即為二氧化硫的質(zhì)量，最后用排水法測(cè)量氧氣的體積，
故答案為：3CuSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$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(yīng)生成二氧化硫，沒法確定三氧化硫的質(zhì)量，去掉盛飽和亞硫酸氫鈉的裝置即可．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)，為高頻考點(diǎn)，把握制備流程、發(fā)生的反應(yīng)、混合物分離為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，注意�?）為解答的難點(diǎn)，題目難度中等．