Question

某实验小组用工业上废弃固体（主要成分Cu₂S和Fe₂O₃）混合物制取粗铜和Fe₂（SO₄）₃晶体，设计的操作流程如下：

（1）③的实验操作中用到的玻璃仪器有

 

．
（2）③④操作中会有一种气体生成，若在实验室制备该气体，可选择下列哪些装置

 

．

（3）溶液B在空气中放置有可能变质，如何检验溶液B是否变质：

 

．
（4）溶液B加稀硫酸酸化后加强氧化剂x，试剂x最好选择下列哪种试剂

 

（填序号）．
a．Cl₂　　　b．H₂O₂　　　c．KMnO₄
（5）试剂x在酸性条件下与溶液B反应的离子方程式为：

 

．
（6）由溶液C经

 

、

 

、过滤等操作可得Fe₂（SO₄）₃晶体．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：废弃固体主要成分Cu₂S和Fe₂O₃，灼烧废气固体发生反应Cu₂S+2O₂

高温  .

SO₂+2CuO，所以气体a是SO₂，固体A是CuO和Fe₂O₃，固体A和稀硫酸混合，发生的反应为CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O、Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，所以溶液A中成分为CuSO₄、Fe₂（SO₄）₃，向溶液A中加入过量Fe屑，发生反应CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu、2Fe₂（SO₄）₃+Fe=3FeSO₄，所以固体B成分是Fe、Cu，滤液B成分为FeSO₄，固体B和稀硫酸混合，Fe和稀硫酸反应生成FeSO₄，Cu和稀硫酸不反应，过滤得到固体粗铜；
向滤液B中加入试剂X得到溶液C，将溶液C浓缩结晶得到硫酸铁晶体，滤液B中成分是FeSO₄，需要加入氧化剂双氧水将FeSO₄氧化为硫酸铁，所以试剂x是H₂O₂，据此分析解答．

解答： 解：废弃固体主要成分Cu₂S和Fe₂O₃，灼烧废气固体发生反应Cu₂S+2O₂

高温  .

SO₂+2CuO，所以气体a是SO₂，固体A是CuO和Fe₂O₃，固体A和稀硫酸混合，发生的反应为CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O、Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，所以溶液A中成分为CuSO₄、Fe₂（SO₄）₃，向溶液A中加入过量Fe屑，发生反应CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu、2Fe₂（SO₄）₃+Fe=3FeSO₄，所以固体B成分是Fe、Cu，滤液B成分为FeSO₄，固体B和稀硫酸混合，Fe和稀硫酸反应生成FeSO₄，Cu和稀硫酸不反应，过滤得到固体粗铜；
向滤液B中加入试剂X得到溶液C，将溶液C浓缩结晶得到硫酸铁晶体，滤液B中成分是FeSO₄，需要加入氧化剂双氧水将FeSO₄氧化为硫酸铁，所以试剂x是H₂O₂，
（1）操作③分离难溶性固体和溶液，所以该操作是过滤，该实验操作中用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗，故答案为：烧杯、漏斗、玻璃棒；
（2）③④操作中会有一种气体生成，该气体是氢气，若在实验室制备该气体，可以用锌和稀硫酸反应制取，该反应的反应物为固液混合、不需要加热，所以应该选取固液混合不加热型装置，所以可选择cd装置，故选cd；
（3）溶液B中成分是FeSO₄，FeSO₄不稳定，易被空气氧化生成硫酸铁，铁离子和KSCN溶液反应生成络合物硫氰化铁，导致溶液呈血红色，所以可以用KSCN溶液检验硫酸亚铁是否变质，其检验方法是：取少量溶液倒入试管中，向试管中加入几滴KSCN溶液，如果溶液变为血红色，说明含有铁离子，否则不含铁离子，
故答案为：取少量溶液倒入试管中，向试管中加入几滴KSCN溶液，如果溶液变为血红色，说明含有铁离子，否则不含铁离子；
（4）溶液B加稀硫酸酸化后加强氧化剂x，且反应后不能产生杂质，氯气和高锰酸钾能将亚铁离子氧化为铁离子，但引进新的杂质，双氧水和硫酸亚铁反应生成硫酸铁和水，不产生新的杂质，故选b；
（5）双氧水具有氧化性，能将硫酸亚铁氧化为硫酸铁，自身被还原为水，所以试剂x在酸性条件下与溶液B反应的离子方程式为：2Fe²⁺+H₂O₂ +2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂ +2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（6）由溶液C经加热浓缩、冷却结晶、过滤等操作可得Fe₂（SO₄）₃晶体，故答案为：加热浓缩；冷却结晶．

点评：本题考查混合物的分离和提纯，侧重考查学生分析问题、实验操作、思维缜密性等能力，明确物质的性质是解本题关键，能从整体上分析各个步骤发生的反应，能正确书写相应的化学方程式和离子方程式，题目难度中等．