Question

14．某工廠排出的廢水中含有大量的Fe²⁺、Cu²⁺和SO₄^2-．
Ⅰ某校研究性學習小組設計如圖流程以回收銅和硫酸亞鐵．請回答：

（1）反應①的離子方程式為Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu．
（2）操作①中用到的玻璃儀器是abc（填序號）．
a．燒杯     b．漏斗       c．玻璃棒        d．酒精燈
（3）固體成份是鐵、銅（填名稱）．
（4）原料②的名稱為稀硫酸．
Ⅱ回收的銅可用于制備膽礬（CuSO₄•5H₂O）．，可將銅和一定濃度稀硫酸混合后并在加熱的情況下通入氧氣，發(fā)生如下反應：2Cu+2H₂SO₄+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O．制得硫酸銅溶液后經過蒸發(fā)、濃縮，冷卻結晶，過濾可得膽礬．
①請分析2Cu+2H₂SO₄+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O反應中，氧化劑是O₂，還原劑是Cu（填化學式）．
②用雙線橋標出上述反應的電子得失．

Answer 1

分析 Ⅰ、（1）根據該題要求：回收銅且不引進新的雜質判斷原料①，并寫出反應的離子方程式；
（2）根據混合物的狀態(tài)確定實驗操作，根據實驗操作確定實驗儀器；
（3）固體成份是過量的鐵和置換出的銅；
（4）先判斷操作①后的固體成分，再根據流程圖知：操作①后的溶液中的溶質與操作②后的溶液中的溶質相同判斷原料②；
Ⅱ、①在氧化還原反應中，得電子化合價降低的反應物是氧化劑，失電子化合價升高的反應物是還原劑；
②反應中氧氣為氧化劑，銅為還原劑，根據O元素的化合價0→-2，和Cu元素的化合價0→+2，標出電子的轉移方向和數目．

解答 解：Ⅰ、（1）根據題意知，該物質能和銅離子反應且不引進新的雜質離子，所以物質為鐵，鐵與銅離子反應的離子方程式為：Cu²⁺+Fe═Cu+Fe²⁺，
故答案為：Cu²⁺+Fe═Cu+Fe²⁺；
（2）操作②的分離是固體、液體分離，所以應用過濾的方法，故用到的玻璃儀器有：a．燒杯b．漏斗c．玻璃棒，
故答案為：abc；
（3）操作①中加入過量的鐵才能使銅離子完全反應Cu²⁺+Fe═Cu+Fe²⁺，所以所得固體的成分是鐵和銅，
故答案為：鐵、銅；
（4）操作①中加入過量的鐵才能使銅離子完全反應，所以所得固體的成分是鐵和銅，分離鐵和銅且回收銅，所以加入某物質與鐵反應，與銅不反應，且與鐵反應后的物質與操作①所得溶液中溶質的成分一樣，加入的物質為稀硫酸，
故答案為：稀硫酸；
Ⅱ、①2Cu+2H₂SO₄+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O反應中，O₂得電子化合價降低（0→-2）是氧化劑，Cu失電子化合價升高（0→+2）是還原劑，
故答案為：O₂；Cu；
②2Cu+2H₂SO₄+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O反應中氧氣為氧化劑，O元素的化合價0→-2，銅為還原劑，Cu元素的化合價0→+2，轉移電子數為：4e^-，用雙線橋表示為：，故答案為：．

點評 本題考查了金屬銅的回收方法、氧化還原反應等知識，明確各個步驟中發(fā)生的變化、明確元素化合價是解本題關鍵，側重對學生能力的培養(yǎng)和訓練，有利于培養(yǎng)學生靈活運用知識解答問題的能力，題目難度中等．