Question

【题目】某金属冶炼厂在生产过程中产生了一定量的含铜废料。化学兴趣小组利用稀硫酸和铁粉分离回收铜，并获得硫酸亚铁晶体。其设计方案如图1所示。

【查阅资料】

①在同温同压下，同体积的气体含有相同的分子数目；

②在通入空气并加热的条件下，铜可与稀硫酸反应转化为硫酸铜，反应的化学方程式：2Cu+2H2SO4+O22CuSO4+2H2O。

【回答问题】

(1)步骤Ⅰ中分离得到固体A和蓝色溶液B的操作名称是___________。

(2)蓝色溶液B中的溶质是___________(填化学式)。

(3)写出步骤Ⅲ中发生反应的化学方程式__________________________________。

(4)铜制品在空气中会发生锈蚀[铜锈的主要成分是Cu2(OH)2CO3]．根据铜锈的主要成分中含有氢元素和碳元素，可以判断出铜生锈需要空气中的_________(填化学式)。若要探究“铜生锈是否需要空气中的氧气？”如图2所示实验中，只需完成________(填字母)两个实验即可达到实验目的。

【拓展研究】

(1)小明通过查阅资料，利用铁粉、炭粉、氯化钠等物质又进行了实验(装置如图3)，9分钟以后测得数据如表：

实验前的体积		实验后的体积
集气瓶内空气	量气管内液面所在刻度	量气管内液面所在刻度
150.0 mL	30.8mL	0.2mL

①请计算出空气中氧气含量__________(计算结果保留一位小数)。

②炭粉和氯化钠在本实验中的作用是________________________。

③若将图3装置中的粗铁粉换成足量的铜粉进行实验，请判断能否比较准确地测定空气中氧气的含量，并说明理由。__________________________________________________________

Answer 1

【答案】 过滤 CuSO4和H2SO4 Fe+ H2SO4== FeSO4+ H2↑ H2O和CO2 BD 20.4% 催化作用 空气中的二氧化碳的含量较少，铜不能将空气中的氧气完全反应。

【解析】（1）固液分离的步骤是过滤；

（2）首先铜与氧气在加热的条件下生成氧化铜，氧化铜与稀硫酸反应生成硫酸铜，故蓝色溶液的溶质是CuSO4，向蓝色溶液中加入过量的铁粉发现有气泡冒出，说明蓝色溶液中有过量的硫酸，故溶质为CuSO4和H2SO4 ；

（3）向硫酸铜溶液中加入过量的铁粉后可得到固体D中含有生成的铜和过量的铁，步骤Ⅲ是过量的铁与稀硫酸反应形成氢气和硫酸亚铁，反应方程式为：Fe+ H2SO4 == FeSO4 + H2↑；

（4）Cu2(OH)2CO3中含有铜元素、氢元素、碳元素、氧元素，根据质量守恒定律，铜生锈需要空气中的H2O和CO2；若要探究“铜生锈是否需要空气中的氧气？”如图2所示实验中，只需完成BD即可；

【拓展研究】

（1）①量气管内的水变化的体积为氧气的体积=30.8mL-0.2mL=30.6Ml,空气中氧气的体积含量为： ；

②通过上述实验探究，选择碳粉和氯化钠在本实验中较快的完成实验，并减小误差，故碳粉和氯化钠在本实验中是催化剂，起催化作用；

③铜可以与空气中的氧气、二氧化碳和水反应生成铜绿，若将铁换成铜进行实验，不能比较准确的测定空气中的氧气的含量，因为空气中的二氧化碳的含量较少，铜不能将空气中的氧气完全反应。