Question

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(xiě)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：

 

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（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

 

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（3）濾渣c(diǎn)是

 

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（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、

 

．
（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(xiě)出硫酸銅受熱分解的化學(xué)方程式：

 

．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(shuō)明理由：

 

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Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專(zhuān)題：實(shí)驗(yàn)題,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：廢銅渣中銅和硝酸、硫酸反應(yīng)方程式為3Cu+2HNO₃+3H₂SO₄=3CuSO₄+2NO↑+4H₂O，廢銅渣中鐵也發(fā)生類(lèi)似反應(yīng)，調(diào)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(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶析出硫酸銅晶體．
（1）由工藝流程圖轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，由于硫酸的存在，酸過(guò)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(yàn)鐵離子的存在；
（3）由工藝流程圖轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，濾渣的主要成分為氫氧化鐵．
（4）二氧化氮和水反應(yīng)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(yīng)物為CuSO₄，生成物為CuO、SO₂、SO₃、O₂，配平方程式即可；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，據(jù)此分析．

解答： 解：（1）由于硫酸的存在，且酸過(guò)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，配平方程式得：3CuSO₄

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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(guò)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(méi)法確定三氧化硫的質(zhì)量，故應(yīng)先讓混合氣體通過(guò)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(guò)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

△   .

3CuO+SO₃↑+2SO₂↑+O₂↑；混合氣體通過(guò)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(méi)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)：本題考查學(xué)生對(duì)工藝流程的理解、閱讀題目獲取信息能力、物質(zhì)分離提純等基本操作，難度中等，要求學(xué)生要有扎實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)和靈活應(yīng)用信息、基礎(chǔ)知識(shí)解決問(wèn)題的能力．