Question

【題目】某實(shí)驗(yàn)小組用工業(yè)上廢渣（主要成分Cu2S和Fe2O3）制取純銅和綠礬（FeSO4·7H2O）產(chǎn)品，設(shè)計(jì)流程如下：

(1)在實(shí)驗(yàn)室中，欲用98％的濃硫酸（密度為1.84g·mL－1）配制500mL1.0mol·L－1的硫酸，需要取98％的濃硫酸______________mL(小數(shù)點(diǎn)后面保留一位有效數(shù)字)；需要的儀器除量筒、燒杯、玻璃棒、膠頭滴管，還有________。

(2)該小組同學(xué)設(shè)計(jì)如裝置模擬廢渣在過量氧氣中焙燒，并驗(yàn)證廢渣中含硫元素。

①置A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________；D裝置起安全瓶作用____________ ，E裝置中的現(xiàn)象是________

②反應(yīng)裝置不完善，為避免空氣污染，要加裝尾氣處理裝置所用試劑為________________溶液。

(3)從下列圖中選擇合適的裝置，寫出步驟⑤中進(jìn)行的操作順序 _______（填序號）

(4)為測定產(chǎn)品中綠礬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，稱取30.0g樣品溶于水配成250mL溶液，取25.00mL溶液于錐形瓶中，用0.1000mol·L－1酸性KMnO4溶液進(jìn)行滴定，反應(yīng)為：10FeSO4＋8H2SO4＋2KMnO4＝2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O．實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)如下表所示：

滴定次數(shù)	1	2	3	4
KMnO4溶液體積／mL	19.10	20.02	19.98	20.00

①第1組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，造成這種異常的原因可能是________（填代號）．

a．酸式滴管定管用蒸餾水洗凈后未用標(biāo)準(zhǔn)液潤洗

b．錐形瓶洗凈后未干燥

c．滴定終點(diǎn)時(shí)俯視讀數(shù)

d．滴定前尖嘴有氣泡，滴定后氣泡消失

②根據(jù)表中數(shù)據(jù)，計(jì)算所得產(chǎn)品中綠礬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________。

Answer 1

【答案】27.2 500mL容量瓶 2Na2O2＋2H2O＝4NaOH＋O2↑ 防倒吸 品紅溶液褪色 NaOH溶液 cb c 92.7％

【解析】

廢棄固體主要成分Cu2S和Fe2O3，灼燒廢氣固體發(fā)生反應(yīng)Cu2S+2O2SO2+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、Fe2（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(yīng)生成FeSO4，Cu和稀硫酸不反應(yīng)，過濾得到固體粗銅，硫酸亞鐵溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到綠礬，據(jù)此分析解答。

（1）根據(jù)公式c=1000pw/M計(jì)算出c（濃H2SO4）=1000mL/L×98％×1.84g·mL－1÷98g/mol=18.4mol/L，再根據(jù)c（濃溶液）V（濃溶液）=c（稀溶液）V（稀溶液）得出，需要取98％的濃硫酸的體積為V（濃溶液）=500mL×1.0mol·L－1÷18.4mol/L=27.2mL，由濃溶液配制稀溶液需要的儀器有量筒、燒杯、玻璃棒、500mL容量瓶、膠體滴管，所以需要的儀器除量筒、燒杯、玻璃棒外、膠頭滴管，還有500mL容量瓶，故答案為：27.2；500mL容量瓶。

（2）①裝置A中是Na2O2與水反應(yīng)生成NaOH和氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑；裝置D可以防止液體倒吸，所以D裝置作用是安全瓶，根據(jù)流程圖可知，焙燒以后產(chǎn)生的氣體是SO2，SO2能使品紅溶液褪色，則E裝置中的現(xiàn)象是品紅溶液褪色，故答案為：2Na2O2＋2H2O＝4NaOH＋O2↑；防倒吸；品紅溶液褪色。

②為避免空氣污染，需要有尾氣吸收裝置，一般情況下用NaOH溶液吸收酸性氣體，同時(shí)還應(yīng)注意防倒吸，故答案為：NaOH溶液。

（3）根據(jù)流程圖可知，步驟⑤是由硫酸亞鐵溶液得到綠礬，一般步驟為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌和干燥，所以答案選cb，故答案為：cb。

（4）①第1組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)明顯比其他數(shù)據(jù)偏小，a.酸式滴定管用蒸餾水洗凈后未用標(biāo)準(zhǔn)液潤洗，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度減小，消耗標(biāo)準(zhǔn)液的體積增大，數(shù)據(jù)偏大，故a錯(cuò)誤；b.錐形瓶洗凈后未干燥對測定結(jié)果無影響，故b錯(cuò)誤；c.滴定終點(diǎn)時(shí)俯視讀數(shù)，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)液的終點(diǎn)讀數(shù)偏小，數(shù)據(jù)偏小，故c正確；d.滴定前尖嘴有氣泡，滴定后氣泡消失，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)液的體積偏大，數(shù)據(jù)偏大，故d錯(cuò)誤；答案選c，故答案為：c。

②由表中數(shù)據(jù)，求2，3，4次的平均值為20.00mL，消耗高猛酸鉀的物質(zhì)的量為0.1mol/L×0.02L=0.002mol，再根據(jù)化學(xué)反應(yīng)10FeSO4+8H2SO4+2KMnO4=2MnSO4+5Fe2（SO4）3+K2SO4+8H2O，所得產(chǎn)品中綠礬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（0.01mol×10×278g/mol）÷30.0g×100%=92.7%，故答案為：92.7%。