【題目】某金屬冶煉廠在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生了一定量的含銅廢料;瘜W(xué)興趣小組利用稀硫酸和鐵粉分離回收銅,并獲得硫酸亞鐵晶體。其設(shè)計(jì)方案如圖1所示。

【查閱資料】

①在同溫同壓下,同體積的氣體含有相同的分子數(shù)目;

②在通入空氣并加熱的條件下,銅可與稀硫酸反應(yīng)轉(zhuǎn)化為硫酸銅,反應(yīng)的化學(xué)方程式:2Cu+2H2SO4+O22CuSO4+2H2O。

【回答問(wèn)題】

(1)步驟Ⅰ中分離得到固體A和藍(lán)色溶液B的操作名稱(chēng)是___________。

(2)藍(lán)色溶液B中的溶質(zhì)是___________(填化學(xué)式)。

(3)寫(xiě)出步驟Ⅲ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式__________________________________。

(4)銅制品在空氣中會(huì)發(fā)生銹蝕[銅銹的主要成分是Cu2(OH)2CO3].根據(jù)銅銹的主要成分中含有氫元素和碳元素,可以判斷出銅生銹需要空氣中的_________(填化學(xué)式)。若要探究銅生銹是否需要空氣中的氧氣?如圖2所示實(shí)驗(yàn)中,只需完成________(填字母)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)即可達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/span>

【拓展研究】

(1)小明通過(guò)查閱資料,利用鐵粉、炭粉、氯化鈉等物質(zhì)又進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)(裝置如圖3),9分鐘以后測(cè)得數(shù)據(jù)如表:

實(shí)驗(yàn)前的體積

實(shí)驗(yàn)后的體積

集氣瓶?jī)?nèi)空氣

量氣管內(nèi)液面所在刻度

量氣管內(nèi)液面所在刻度

150.0 mL

30.8mL

0.2mL

①請(qǐng)計(jì)算出空氣中氧氣含量__________(計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù))。

②炭粉和氯化鈉在本實(shí)驗(yàn)中的作用是________________________。

③若將圖3裝置中的粗鐵粉換成足量的銅粉進(jìn)行實(shí)驗(yàn),請(qǐng)判斷能否比較準(zhǔn)確地測(cè)定空氣中氧氣的含量,并說(shuō)明理由。__________________________________________________________

【答案】 過(guò)濾 CuSO4H2SO4 Fe+ H2SO4== FeSO4+ H2 H2OCO2 BD 20.4% 催化作用 空氣中的二氧化碳的含量較少,銅不能將空氣中的氧氣完全反應(yīng)。

【解析】(1)固液分離的步驟是過(guò)濾

(2)首先銅與氧氣在加熱的條件下生成氧化銅,氧化銅與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸銅,故藍(lán)色溶液的溶質(zhì)是CuSO4,向藍(lán)色溶液中加入過(guò)量的鐵粉發(fā)現(xiàn)有氣泡冒出,說(shuō)明藍(lán)色溶液中有過(guò)量的硫酸,故溶質(zhì)為CuSO4和H2SO4 ;

(3)向硫酸銅溶液中加入過(guò)量的鐵粉后可得到固體D中含有生成的銅和過(guò)量的鐵,步驟Ⅲ是過(guò)量的鐵與稀硫酸反應(yīng)形成氫氣和硫酸亞鐵,反應(yīng)方程式為:Fe+ H2SO4 == FeSO4 + H2↑;

(4)Cu2(OH)2CO3中含有銅元素、氫元素、碳元素、氧元素,根據(jù)質(zhì)量守恒定律,銅生銹需要空氣中的H2OCO2;若要探究銅生銹是否需要空氣中的氧氣?如圖2所示實(shí)驗(yàn)中,只需完成BD即可;

【拓展研究】

1①量氣管內(nèi)的水變化的體積為氧氣的體積=30.8mL-0.2mL=30.6Ml,空氣中氧氣的體積含量為:

②通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)探究,選擇碳粉和氯化鈉在本實(shí)驗(yàn)中較快的完成實(shí)驗(yàn),并減小誤差,故碳粉和氯化鈉在本實(shí)驗(yàn)中是催化劑,起催化作用;

③銅可以與空氣中的氧氣、二氧化碳和水反應(yīng)生成銅綠,若將鐵換成銅進(jìn)行實(shí)驗(yàn),不能比較準(zhǔn)確的測(cè)定空氣中的氧氣的含量,因?yàn)榭諝庵械亩趸嫉暮枯^少,銅不能將空氣中的氧氣完全反應(yīng)。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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