Question

4．一學(xué)習(xí)小組利用如圖所示裝置，對某含少量Fe的廢銅屑進(jìn)行銅含量的測定，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．此時裝置C中發(fā)生的現(xiàn)象是水面下降，水順長導(dǎo)管排入D中．
（2）反應(yīng)進(jìn)行到A中不再產(chǎn)生氣泡時，拆除C、D裝置后，為了使A中固體全部消失，
①接下來的操作是：打開彈簧夾，持續(xù)將空氣通入A中．
②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⁺；；
③為使A中固體加快溶解速率，以下方法運用合理的是abde．
a．對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
（3）待A中固體全部溶解后，再繼續(xù)通入一段時間空氣后，關(guān)閉彈簧夾，停止通入空氣．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，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↑．
（4）有同學(xué)認(rèn)為，可以不用測量氣體法計算廢銅屑中銅的質(zhì)量百分含量，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）①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)通入一段時間空氣后，關(guān)閉彈簧夾，停止通入空氣；
②依據(jù)酸性環(huán)境下氧氣能夠氧化二價鐵離子生成三價鐵離子，三價鐵離子能夠與銅反應(yīng)生成銅離子與二價鐵離子；
③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；
（3）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，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；
（4）測定沉淀質(zhì)量計算鐵元素質(zhì)量來計算得到銅的質(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，水順長導(dǎo)管排入D中；
（2）①拆除C、D裝置后，為了使A中固體全部消失，打開彈簧夾，持續(xù)將空氣通入A中；
故答案為：打開彈簧夾，持續(xù)將空氣通入A中；
②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，反應(yīng)的離子方程式為：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，
鐵離子和銅反應(yīng)生成亞鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
故答案為：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
③為使A中固體加快溶解速率，
a．對A裝置加熱，溫度升高會加快反應(yīng)速率，故a正確；
b．向A內(nèi)加入少量Fe₂O₃，溶解后自動鐵離子濃度會提高溶解銅的反應(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錯誤；
d．增大空氣通入量，自動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錯誤；
故答案為：abde；
（3）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，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↑；
（4）不用測量氣體法，可以依據(jù)沉淀方法，測定沉淀氫氧化鐵質(zhì)量，計算鐵元素質(zhì)量，得到銅的質(zhì)量，計算廢銅屑中銅的質(zhì)量百分含量，沉淀實驗方法為：將得到的氫氧化鐵沉淀洗滌、干燥、稱量、計算，
故答案為：將（4）中所得紅褐色沉淀洗滌、干燥、稱量、計算．

點評 本題考查探究物質(zhì)組成的實驗，題目難度中等，明確常見物質(zhì)的性質(zhì)是解題關(guān)鍵，注意影響反應(yīng)速率的因素，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)實驗?zāi)芰Γ?/p>