Question

6．某實驗小組用工業(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，設計的操作流程如下：

（1）③的實驗操作中用到的玻璃儀器有漏斗、燒杯、玻璃棒．
（2）③④操作中會有一種氣體生成，若在實驗室制備該氣體，可選擇下列哪些裝置cd．

（3）溶液B在空氣中放置有可能變質，如何檢驗溶液B是否變質：取少量溶液B于試管中，加入KSCN溶液看是否變?yōu)榧t色，如果變?yōu)榧t色則證明存在Fe³⁺，即原溶液已變質．
（4）溶液B加稀硫酸酸化后加強氧化劑x，試劑x最好選擇下列哪種試劑b（填序號）．
a．Cl₂ b．H₂O₂　　　c．KMnO₄
試劑x在酸性條件下與溶液B反應的離子方程式為H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O．
（5）由溶液C經蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶過濾等操作得Fe₂（SO₄）₃晶體．

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，Fe和稀硫酸反應生成FeSO₄，Cu和稀硫酸不反應，過濾得到固體粗銅；
向濾液B中加入試劑X得到溶液C，將溶液C濃縮結晶得到硫酸鐵晶體，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）③的實驗操作是過濾；
（2）操作②、④中均加入稀硫酸③中加入過量鐵，所以③④操作中有H₂生成，實驗室用Zn和稀硫酸反應制取氫氣，固液反應不需要加熱，cd均可；
（3）Fe²⁺在空氣中容易被氧化生成Fe³⁺，與KSCN溶液作用顯紅色；
（4）Cl₂、KMnO₄與Fe²⁺反應后均引入新的雜質，過氧化氫為綠色氧化劑；
（5）將溶液C濃縮結晶得到硫酸鐵晶體．

解答 解：（1）廢棄固體主要成分Cu₂S和Fe₂O₃，灼燒廢氣固體發(fā)生反應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CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu、2Fe₂（SO₄）₃+Fe=3FeSO₄，操作③分離難溶性固體和溶液，所以該操作是過濾，固體B成分是Fe、Cu，濾液B成分為FeSO₄，該實驗操作中用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗，
故答案為：燒杯、漏斗、玻璃棒；
（2）③④操作中會有一種氣體生成，該氣體是氫氣，若在實驗室制備該氣體，可以用鋅和稀硫酸反應制取，該反應的反應物為固液混合、不需要加熱，所以應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；
（3）溶液B中成分是FeSO₄，FeSO₄不穩(wěn)定，易被空氣氧化生成硫酸鐵，鐵離子和KSCN溶液反應生成絡合物硫氰化鐵，導致溶液呈血紅色，所以可以用KSCN溶液檢驗硫酸亞鐵是否變質，其檢驗方法是：取少量溶液倒入試管中，向試管中加入幾滴KSCN溶液，如果溶液變?yōu)檠�紅色，說明含有鐵離子，否則不含鐵離子，
故答案為：取少量溶液B于試管中，加入KSCN溶液看是否變?yōu)榧t色，如果變?yōu)榧t色則證明存在Fe³⁺，即原溶液已變質；
（4）溶液B加稀硫酸酸化后加強氧化劑x，且反應后不能產生雜質，氯氣和高錳酸鉀能將亞鐵離子氧化為鐵離子，但引進新的雜質，雙氧水和硫酸亞鐵反應生成硫酸鐵和水，不產生新的雜質，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反應的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂ +2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：b；2Fe²⁺+H₂O₂ +2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（5）由溶液C經加熱濃縮、冷卻結晶、過濾等操作可得Fe₂（SO₄）₃晶體，
故答案為：加熱濃縮；冷卻結晶．

點評 本題考查混合物的分離和提純，側重考查學生分析問題、實驗操作、思維縝密性等能力，明確物質的性質是解本題關鍵，能從整體上分析各個步驟發(fā)生的反應，能正確書寫相應的化學方程式和離子方程式，題目難度中等．