Question

20．某實(shí)驗(yàn)小組用工業(yè)上廢棄固體（主要成分Cu₂S和Fe₂O₃）混合物制取粗銅和Fe₂（SO₄）₃晶體，設(shè)計(jì)的操作流程如下：

（1）③④操作中會(huì)有一種氣體生成，若在實(shí)驗(yàn)室制備該氣體，可選擇下列哪些裝置cd．

（2）溶液B加稀硫酸酸化后加強(qiáng)氧化劑x，試劑x最好選擇下列哪種試劑b（填序號(hào)）．
a．Cl₂                   b．H₂O₂　　　c．KMnO₄
試劑x在酸性條件下與溶液B反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂ +2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（3）氧化鐵是重要的工業(yè)顏料，用廢鐵屑制備它的流程如圖：

操作II的名稱是洗滌；
寫出在空氣中煅燒FeCO₃的化學(xué)方程式4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂．

Answer 1

分析 廢棄固體主要成分Cu₂S和Fe₂O₃，灼燒廢氣固體發(fā)生反應(yīng)Cu₂S+2O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SO₂+2CuO，所以氣體a是SO₂，固體A是CuO和Fe₂O₃，固體A和稀硫酸混合，發(fā)生的反應(yīng)為CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O、Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，所以溶液A中成分為CuSO₄、Fe₂（SO₄）₃，向溶液A中加入過量Fe屑，發(fā)生反應(yīng)CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu、2Fe₂（SO₄）₃+Fe=3FeSO₄，所以固體B成分是Fe、Cu，濾液B成分為FeSO₄，固體B和稀硫酸混合，F(xiàn)e和稀硫酸反應(yīng)生成FeSO₄，Cu和稀硫酸不反應(yīng)，過濾得到固體粗銅；向?yàn)V液B中加入試劑X得到溶液C，將溶液C濃縮結(jié)晶得到硫酸鐵晶體，濾液B中成分是FeSO₄，需要加入氧化劑雙氧水將FeSO₄氧化為硫酸鐵，所以試劑x是H₂O₂；
鐵屑用純堿溶液洗去油污，加稀硫酸充分反應(yīng)，經(jīng)過過濾分離，在濾液中加入過量的碳酸氫銨溶液得到碳酸亞鐵，再經(jīng)過過濾、洗滌，然后再干燥，煅燒得到氧化鐵；
據(jù)此分析解答．

解答 解：廢棄固體主要成分Cu₂S和Fe₂O₃，灼燒廢氣固體發(fā)生反應(yīng)Cu₂S+2O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SO₂+2CuO，所以氣體a是SO₂，固體A是CuO和Fe₂O₃，固體A和稀硫酸混合，發(fā)生的反應(yīng)為CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O、Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，所以溶液A中成分為CuSO₄、Fe₂（SO₄）₃，向溶液A中加入過量Fe屑，發(fā)生反應(yīng)CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu、2Fe₂（SO₄）₃+Fe=3FeSO₄，所以固體B成分是Fe、Cu，濾液B成分為FeSO₄，固體B和稀硫酸混合，F(xiàn)e和稀硫酸反應(yīng)生成FeSO₄，Cu和稀硫酸不反應(yīng)，過濾得到固體粗銅；向?yàn)V液B中加入試劑X得到溶液C，將溶液C濃縮結(jié)晶得到硫酸鐵晶體，濾液B中成分是FeSO₄，需要加入氧化劑雙氧水將FeSO₄氧化為硫酸鐵，所以試劑x是H₂O₂．
（1）③④操作中會(huì)有一種氣體生成，該氣體是氫氣，若在實(shí)驗(yàn)室制備該氣體，可以用鋅和稀硫酸反應(yīng)制取，該反應(yīng)的反應(yīng)物為固液混合、不需要加熱，所以應(yīng)該選取固液混合不加熱型裝置，所以可選擇cd裝置，
故答案為：cd；
（2）溶液B加稀硫酸酸化后加強(qiáng)氧化劑x，且反應(yīng)后不能產(chǎn)生雜質(zhì)，氯氣和高錳酸鉀能將亞鐵離子氧化為鐵離子，但引進(jìn)新的雜質(zhì)，雙氧水和硫酸亞鐵反應(yīng)生成硫酸鐵和水，不產(chǎn)生新的雜質(zhì)，故選b；雙氧水具有氧化性，能將硫酸亞鐵氧化為硫酸鐵，自身被還原為水，所以試劑x在酸性條件下與溶液B反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂ +2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：b；2Fe²⁺+H₂O₂ +2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（3）由工藝流程可知操作Ⅱ是除去固體碳酸亞鐵上少量可溶性雜質(zhì)，方法是洗滌；在空氣中煅燒FeCO₃，F(xiàn)eCO₃與氧氣反應(yīng)生成三氧化二鐵和二氧化碳，反應(yīng)方程式為：4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂，
故答案為：洗滌；4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂．

點(diǎn)評(píng) 本題考查混合物的分離和提純，側(cè)重考查學(xué)生分析問題、實(shí)驗(yàn)操作、思維縝密性等能力，明確物質(zhì)的性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，能從整體上分析各個(gè)步驟發(fā)生的反應(yīng)，能正確書寫相應(yīng)的化學(xué)方程式和離子方程式，題目難度中等．