Question

4．輝銅礦主要含有硫化亞銅（Cu₂S）及少量脈石（SiO₂）．
I．用輝銅礦制備硝酸銅的工藝流程如下：

（1）沉淀1的成分是Cu、Fe．
（2）CuO的作用是調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀而從溶液中除去．
（3）結(jié)晶Cu（NO₃）₂•nH₂O時(shí)，下列操作中不正確的是①③
①加稀H₂SO₄②加稀HNO₃  ③加熱蒸干 ④加熱濃縮  ⑤冷卻結(jié)晶
（4）當(dāng)反應(yīng)①中有2molFeCl₃被還原時(shí)，被氧化的Cu原子的物質(zhì)的量為1mol．
Ⅱ．焙燒輝銅礦會(huì)產(chǎn)生大氣污染物SO₂，為探究SO₂的化學(xué)性質(zhì)，用下圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．

（5）實(shí)驗(yàn)中，對于裝置B中溶液紅色褪為無色的現(xiàn)象，甲同學(xué)猜測是由于SO₂顯酸性引起的，乙同學(xué)猜測是由于SO₂有漂白性引起的．請?jiān)O(shè)計(jì)簡單實(shí)驗(yàn)予以判斷：取B中褪色后的溶液少許與試管中，向其中加入足量NaOH溶液，若溶液變紅色（或取B中褪色后的溶液少許與試管中，加熱不再變紅色），則甲同學(xué)正確；或者：將溶液加熱，若溶液恢復(fù)紅色，則說明乙同學(xué)正確．
（6）裝置D可證明SO₂具有氧化性，則D中的溶液可選用H₂S或Na₂S（填化學(xué)式），現(xiàn)象為D中溶液變渾濁或有淡黃色沉淀生成．
（7）為完成以上實(shí)驗(yàn)，儀器接口的連接順序?yàn)閍→edbcgfh或edgfbch．

Answer 1

分析 I．鐵離子具有氧化性，可以將Cu⁺氧化為Cu²⁺、將S^2-氧化為S，過濾得到濾液1中含有CuCl₂、剩余的FeCl₃，得到的固體中含有S及SiO₂，固體中加入苯，過濾得到硫的苯溶液，礦渣為SiO₂，濾液水浴加熱回收硫單質(zhì)及苯；
在濾液中1加入鐵，由于鐵具有還原性，鐵離子、銅離子具有氧化性，均可以與金屬鐵反應(yīng)被還原，反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式分別為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺、Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺，再經(jīng)過過濾，濾液2中溶質(zhì)為FeCl₂，沉淀1含有Cu及剩余的Fe，與足量的稀硝酸反應(yīng)得到硝酸銅、硝酸鐵，再加入CuO，調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀而從溶液中除去，再過濾得到濾液3為硝酸銅溶液，最后通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到硝酸銅晶體；
（4）根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算被氧化Cu₂S的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算被氧化的Cu原子的物質(zhì)的量；
Ⅱ．（5）若是由于SO₂顯酸性引起的，向褪色的溶液中加入NaOH溶液，溶液變?yōu)榧t色，若是由于SO₂有漂白性引起的，加熱后恢復(fù)紅色；
（6）裝置D可證明SO₂具有氧化性，則D中的溶液應(yīng)具有還原性，可以選擇H₂S或Na₂S，反應(yīng)會(huì)有S生成；
（7）A為二氧化硫制備裝置，B為檢驗(yàn)二氧化硫使滴有酚酞的氫氧化鈉溶液褪色原理，D為檢驗(yàn)二氧化硫的氧化性，兩性質(zhì)檢驗(yàn)時(shí)，裝置位置可以顛倒，E進(jìn)行尾氣處理，防止污染空氣，C裝置防止倒吸，應(yīng)在A與B或C之間，注意C中氣流方向?yàn)槎踢M(jìn)長出．

解答 解：I．鐵離子具有氧化性，可以將Cu⁺氧化為Cu²⁺、將S^2-氧化為S，過濾得到濾液1中含有CuCl₂、剩余的FeCl₃，得到的固體中含有S及SiO₂，固體中加入苯，過濾得到硫的苯溶液，礦渣為SiO₂，濾液水浴加熱回收硫單質(zhì)及苯；
在濾液中1加入鐵，由于鐵具有還原性，鐵離子、銅離子具有氧化性，均可以與金屬鐵反應(yīng)被還原，反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式分別為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺、Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺，再經(jīng)過過濾，濾液2中溶質(zhì)為FeCl₂，沉淀1含有Cu及剩余的Fe，與足量的稀硝酸反應(yīng)得到硝酸銅、硝酸鐵，再加入CuO，調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀而從溶液中除去，再過濾得到濾液3為硝酸銅溶液，最后通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到硝酸銅晶體．
（1）由上述分析可知，沉淀1的成分是：Cu、Fe，故答案為：Cu、Fe；
（2）CuO的作用是：調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀而從溶液中除去，故答案為：調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀而從溶液中除去；
（3）從硝酸銅溶液中結(jié)晶得到Cu（NO₃）₂•nH₂O時(shí)，需要通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到硝酸銅晶體，加熱過程中Cu²⁺會(huì)水解，需要加入硝酸，防止銅離子水解，故①③錯(cuò)誤、②④⑤正確，故答案為：①③；
（4）設(shè)被氧化的Cu₂S為xmol，則根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒xmol×（1×2+2）=2mol×（3-2），解得x=0.5mol，故被氧化的Cu原子的物質(zhì)的量為0.5mol×2=1mol，故答案為：1mol；
Ⅱ．（5）若是由于SO₂顯酸性引起的，向褪色的溶液中加入NaOH溶液，溶液變?yōu)榧t色，若是由于SO₂有漂白性引起的，加熱后恢復(fù)紅色，具體方案為：取B中褪色后的溶液少許與試管中，向其中加入足量NaOH溶液，若溶液變紅色（或取B中褪色后的溶液少許與試管中，加熱不再變紅色），則甲同學(xué)正確；
或者：將溶液加熱，若溶液恢復(fù)紅色，則說明乙同學(xué)正確，
故答案為：取B中褪色后的溶液少許與試管中，向其中加入足量NaOH溶液，若溶液變紅色（或取B中褪色后的溶液少許與試管中，加熱不再變紅色），則甲同學(xué)正確；或者：將溶液加熱，若溶液恢復(fù)紅色，則說明乙同學(xué)正確；
（6）裝置D可證明SO₂具有氧化性，則D中的溶液應(yīng)具有還原性，可以選擇H₂S或Na₂S，反應(yīng)會(huì)有S生成，現(xiàn)象是：D中溶液變渾濁或有淡黃色沉淀生成，
故答案為：H₂S或Na₂S；D中溶液變渾濁或有淡黃色沉淀生成；
（7）A為二氧化硫制備裝置，B為檢驗(yàn)二氧化硫使滴有酚酞的氫氧化鈉溶液褪色原理，D為檢驗(yàn)二氧化硫的氧化性，兩性質(zhì)檢驗(yàn)時(shí)，裝置位置可以顛倒，E進(jìn)行尾氣處理，防止污染空氣，C裝置防止倒吸，應(yīng)在A與B或C之間，注意C中氣流方向?yàn)槎踢M(jìn)長出，故儀器接口的連接順序?yàn)閍→edbcgfh或edgfbch，
故答案為：edbcgfh或edgfbch．

點(diǎn)評 本題考查制備方案設(shè)計(jì)、性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案等，關(guān)鍵是明確工藝流程及性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案原理，是對學(xué)生綜合能力的考查，（4）中計(jì)算注意，鐵離子同時(shí)氧化Cu⁺、S^2-，需要學(xué)生具備知識(shí)的基礎(chǔ)與靈活運(yùn)用的能力，難度中等．