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。其设计方案如图所示。

查阅资料得知：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

（1）步骤Ⅰ中分离得到固体 A 和蓝色溶液 B 的操作名称是_________，所需玻璃仪器_____________。

（2）步骤 II 中加过量铁粉的目的______________。

（3）写出步骤Ⅲ中发生反应的化学方程式___________。

（4）硫酸亚铁溶液得到硫酸亚铁晶体通常要经过蒸发浓缩、___________、洗涤、干燥等步骤。

（5）铜制品在空气中会发生锈蚀[铜锈的主要成分 Cu2（OH）2CO3]，根据铜锈的主要成分，可以判断出铜生锈除了需要氧气，还需要空气中的___________（填化学式）。

Answer 1

【答案】过滤 烧杯、漏斗、玻璃棒 使CuSO4、H2SO4完全反应 Fe + H2SO4 =FeSO4 + H2↑ 冷却结晶 H2O、CO2

【解析】

由题意可知，废料中的铜与氧气反应生成氧化铜，氧化铜与硫酸反应生成硫酸铜和水，所以蓝色溶液中的溶质中含有硫酸铜，根据蓝色溶液中加入铁有气体产生，说明蓝色溶液中含有过量的硫酸；加入铁粉是利用铁与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，将铜置换出来，得到硫酸亚铁，铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，也是获得硫酸亚铁，所以加入过量的铁粉，过量的目的是使CuSO4、H2SO4完全反应；固体C中可能含有铁，所以先用硫酸清洗把铁除掉，再用水冲洗，最后进行干燥，即可得到铜。

（1）步骤I中分离得到固体A和蓝色溶液B的操作名称是过滤；所需玻璃仪器烧杯、漏斗、玻璃棒；

（2）步骤 II 中加过量铁粉的目的使CuSO4、H2SO4完全反应。

（3）步骤Ⅲ中发生反应是铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，反应的化学方程式Fe + H2SO4 =FeSO4 + H2↑；

（4）硫酸亚铁溶液得到硫酸亚铁晶体通常要经过蒸发浓缩、冷却结晶、洗涤、干燥等步骤。

（5）铜制品在空气中会发生锈蚀[铜锈的主要成分Cu2（OH）2CO3]，根据铜锈的主要成分，可以判断出铜生锈除了需要氧气，根据质量守恒定律可知，Cu2（OH）2CO3中的氢元素由空气中的水蒸气提供，碳元素由二氧化碳提供。还需要空气中的H2O、CO2。