Question

17．某實(shí)驗(yàn)小組用工業(yè)上廢渣（主要成分Cu₂S和Fe₂O₃）制取純銅和綠礬（FeSO₄•7H₂O）產(chǎn)品，設(shè)計(jì)流程如下：

（1）在實(shí)驗(yàn)室中，欲用98%的濃硫酸（密度為1.84g•mL^-1）配制500mL1.0mol•L^-1的硫酸，需要的儀器除量筒、燒杯、玻璃棒外，還有膠頭滴管、500mL容量瓶．
（2）該小組同學(xué)設(shè)計(jì)如下裝置模擬廢渣在過(guò)量氧氣中焙燒，并驗(yàn)證廢渣中含硫元素．

①裝置A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑；為控制反應(yīng)不過(guò)于激烈并產(chǎn)生平穩(wěn)氣流，采取的操作及現(xiàn)象是打開(kāi)分液漏斗上口活塞，控制分液漏斗旋塞，使水勻速逐滴滴下；B處應(yīng)連接盛有堿石灰的干燥管（或U形管）或濃硫酸的洗氣瓶（填寫試劑及儀器名稱）．
②E裝置中加入品紅溶液的目的是檢驗(yàn)氣體a中的SO₂；當(dāng)F裝置中出現(xiàn)白色沉淀時(shí)，反應(yīng)離子方程式為2SO₂+O₂+2H₂O+2Ba²⁺=2BaSO₄↓+4H⁺．
（3）下列操作中，不屬于步驟⑤中進(jìn)行的操作的是ad（填下列各項(xiàng)中序號(hào)）．

步驟⑥中由粗銅得到純銅的方法為電解精煉（填寫名稱）．
（4）為測(cè)定產(chǎn)品中綠礬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，稱取30.000g樣品溶于水配成250mL溶液，取25.00mL溶液于錐形瓶中，用0.1000mol•L^-1酸性KMnO₄溶液進(jìn)行滴定，反應(yīng)為：10FeSO₄+8H₂SO₄+2KMnO₄=2MnSO₄+5Fe₂（SO₄）₃+K₂SO₄+8H₂O．實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)如下表所示：

滴定次數(shù)	1	2	3	4
KMnO4溶液體積/mL	20.90	20.02	19.98	20.00

①第1組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，造成這種異常的原因可能是ad（填代號(hào)）．
a．酸式滴定管用蒸餾水洗凈后未用標(biāo)準(zhǔn)液潤(rùn)洗
b．錐形瓶洗凈后未干燥
c．滴定終點(diǎn)時(shí)俯視讀數(shù)
d．滴定終點(diǎn)時(shí)仰視讀數(shù)
②根據(jù)表中數(shù)據(jù)，計(jì)算所得產(chǎn)品中綠礬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為92.7%．

Answer 1

分析 廢棄固體主要成分Cu₂S和Fe₂O₃，灼燒廢氣固體發(fā)生反應(yīng)Cu₂S+2O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SO₂+2CuO，所以氣體a是SO₂，固體A是CuO和Fe₂O₃，固體A和稀硫酸混合，發(fā)生的反應(yīng)為CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O、Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，所以溶液A中成分為CuSO₄、Fe₂（SO₄）₃，向溶液A中加入過(guò)量Fe屑，發(fā)生反應(yīng)CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu、2Fe₂（SO₄）₃+Fe=3FeSO₄，所以固體B成分是Fe、Cu，濾液B成分為FeSO₄，固體B和稀硫酸混合，F(xiàn)e和稀硫酸反應(yīng)生成FeSO₄，Cu和稀硫酸不反應(yīng)，過(guò)濾得到固體粗銅，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）欲用98%的濃硫酸（密度為1.84g•mL^-1）配制500mL1.0mol•L^-1的硫酸，需要的儀器除量筒、燒杯、玻璃棒、滴定達(dá)到刻度線時(shí)用膠頭滴管，配制在500mL容量瓶中進(jìn)行，故答案為：膠頭滴管、500mL容量瓶；
（2）①裝置A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，通過(guò)控制水的流速來(lái)控制反應(yīng)的速率，所以可以打開(kāi)分液漏斗上口活塞，控制分液漏斗旋塞，使水勻速逐滴滴下，B裝置應(yīng)是干燥裝置，所以用堿石灰的干燥管（或U形管）或濃硫酸的洗氣瓶，故答案為：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑；打開(kāi)分液漏斗上口活塞，控制分液漏斗旋塞，使水勻速逐滴滴下；堿石灰的干燥管（或U形管）或濃硫酸的洗氣瓶；
②E裝置中加入品紅溶液的目的是檢驗(yàn)氣體a中的SO₂；是未反應(yīng)的氧氣與二氧化硫在水溶液中發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成硫酸根離子，與鋇離子結(jié)合生成硫酸鋇白色沉淀，所以反應(yīng)方程式為：2SO₂+O₂+2H₂O+2Ba²⁺=2BaSO₄↓+4H⁺，故答案為：檢驗(yàn)氣體a中的SO₂；2SO₂+O₂+2H₂O+2Ba²⁺=2BaSO₄↓+4H⁺；
（3）步驟⑤是在還原性體系中蒸發(fā)濃縮結(jié)晶過(guò)濾，所以涉及的裝置為：bc，不屬于的是ad；粗銅得到純銅，用電解精煉，故答案為：ad； 電解精煉（或精煉）；
（4）①第1組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，消耗高錳酸鉀溶液體積變大，
a．酸式滴定管用蒸餾水洗凈后未用標(biāo)準(zhǔn)液潤(rùn)洗，標(biāo)準(zhǔn)液的濃度變小，消耗高錳酸鉀溶液體積變大，故正確；
b．錐形瓶洗凈后未干燥，無(wú)影響，故錯(cuò)誤；
c．滴定終點(diǎn)時(shí)俯視讀數(shù)，高錳酸鉀溶液體積變小，故錯(cuò)誤；
d．滴定終點(diǎn)時(shí)仰視讀數(shù)，高錳酸鉀溶液體積變大，故正確；
故選：ad；
②第2、3、4組求平均值，消耗KMnO₄溶液體積為：$\frac{20.02+19.98+20.00}{3}$=20ml，由10FeSO₄+8H₂SO₄+2KMnO₄=2MnSO₄+5Fe₂（SO₄）₃+K₂SO₄+8H₂O得：
10FeSO₄～～2KMnO₄，
10×152     2
m         20ml×0.1000mol•L^-1×10^-3     
m=$\frac{10×152×20ml×0.1000mol•{L}^{-1}×1{0}^{-3}}{2}$=1.52g，所以綠礬的物質(zhì)的為量為：$\frac{1.52g}{152g/mol}×\frac{250}{25}$=0.1mol；所以綠礬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{0.1×（152+126）}{30}$×100%=92.7%，故答案為：92.7%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查混合物的分離和提純，側(cè)重考查學(xué)生分析問(wèn)題、實(shí)驗(yàn)操作、思維縝密性等能力，明確物質(zhì)的性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，能從整體上分析各個(gè)步驟發(fā)生的反應(yīng)，能正確書寫相應(yīng)的化學(xué)方程式和離子方程式，題目難度中等．