Question

【題目】以下是利用主要成分為Cu2S和Fe2O3的工業(yè)廢棄固體（其他成分不參與反應(yīng)）制備有關(guān)物質(zhì)，實驗流程如圖所示：

回答下列問題：

（1）氣體X的化學(xué)式為____。

（2）加入鐵粉時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：2H++Fe=Fe2++H2↑、____。

（3）常溫下，固體D、O2和稀硫酸混合后幾乎不反應(yīng)，而加少量綠礬后隨即發(fā)生反應(yīng)。已知FeSO4對此反應(yīng)起催化作用，則催化過程中反應(yīng)的離子方程式為4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O、_____。

（4）除雜時需先加合適的氧化劑將Fe2+氧化為Fe3+，再加試劑Y調(diào)節(jié)溶液pH以除去Fe3+，則氧化劑及試劑Y可以是____（填編號）。

a．H2O2、CuO b．HNO3、Cu(OH)2 c．KMnO4、CuCl2 d．漂白粉、CuCO3

（5）無水硫酸銅受熱分解生成氧化銅和氣體，受熱溫度不同氣體可能為SO3、SO2和O2中的一種、兩種或三種。現(xiàn)設(shè)計如下實驗測定產(chǎn)生的SO2、SO3和O2的物質(zhì)的量，并計算各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)，從而確定CuSO4分解的化學(xué)方程式（已知實驗結(jié)束時，硫酸銅完全分解）。

①儀器C的名稱是_____，儀器F的作用是____。

②組裝探究實驗的裝置，按從左至右的方向，各儀器接口連接順序為：①→⑨→⑩→⑥→⑤→_____→ → → →②（填接口序號）。

③若某小組稱取6.4g無水CuSO4,實驗過程中裝置C增加的質(zhì)量為3.84g，量筒中水的體積折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體體積224mL，請通過計算確定實驗條件下CuSO4分解的化學(xué)方程式：___。

Answer 1

【答案】SO2 Fe＋Cu2+＝Fe2＋＋Cu、2Fe3＋＋Fe＝3Fe2＋ 2Fe3＋＋Cu＝2Fe2＋＋Cu2＋ a 干燥管 吸收SO3使之轉(zhuǎn)化為H2SO4，釋放出SO2 ③④⑧⑦ 4CuSO44CuO＋2SO2↑＋2SO3↑＋O2↑

【解析】

主要成分為Cu2S和Fe2O3的工業(yè)廢棄固體灼燒得氧化銅和氧化鐵及二氧化硫氣體，所以X為SO2，固體A為氧化銅和氧化鐵的混合物，A中加入硫酸溶解，再加入過量的鐵粉，得硫酸亞鐵溶液和銅，過濾后得到溶液C為FeSO4溶液，固體B為鐵、銅的混合物，固體B中加入稀硫酸得硫酸亞鐵溶液和銅，所以固體D為Cu，硫酸亞鐵溶液蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶可得綠礬晶體，銅與氧氣在稀硫酸溶液中反應(yīng)得硫酸銅溶液，據(jù)此分析解答。

(1)根據(jù)上述分析可知氣體X為SO2，故答案為：SO2；

(2)加入鐵粉時，鐵與酸、鐵離子、銅離子都發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為2H++Fe=Fe2++H2↑、Fe+Cu2+=Cu+Fe2+、Fe+2Fe3+=3Fe2+，故答案為：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+、Fe+2Fe3+=3Fe2+；

(3)常溫下，FeSO4對銅、氧氣、稀硫酸的反應(yīng)起催化的過程中亞鐵離子先被氧化成鐵離子，4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O，鐵離子再氧化銅生成銅離子，反應(yīng)的離子方程式為Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+，故答案為：Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+；

(4)除雜時需先加合適的氧化劑將Fe2+氧化為Fe3+，再加試劑Y調(diào)節(jié)溶液pH以除去Fe3+，為了不引入新的雜質(zhì)，加入的氧化劑可以為H2O2，調(diào)節(jié)pH值的試劑Y可以為CuO或Cu(OH)2或CuCO3，故選a；

(5)①根據(jù)裝置圖可知C的名稱是干燥管，F中裝有亞硫酸氫鈉溶液，可以吸收三氧化硫，使之轉(zhuǎn)化為硫酸，并產(chǎn)生二氧化硫，故答案為：干燥管；吸收SO3使之轉(zhuǎn)化為H2SO4，釋放出SO2；

②無水硫酸銅受熱分解生成氧化銅和氣體，受熱溫度不同氣體可能為SO3、SO2和O2中的一種、兩種或三種。要測定產(chǎn)生的SO2、SO3和O2的物質(zhì)的量，實驗時，根據(jù)反應(yīng)裝置、洗氣裝置、干燥裝置、收集裝置進行排序，A是制取氣體的發(fā)生裝置、B是量取生成氧氣的體積、C是吸收二氧化硫、D是干燥氧氣和二氧化硫、E是排水法收集氧氣、F是吸收三氧化硫，需要先制取氣體、除去三氧化硫、干燥氣體、吸收二氧化硫、收集氧氣、測量氧氣的體積，所以其排列順序為①→⑨→⑩→⑥→⑤→③→④→⑧→⑦→②，故答案為：③④⑧⑦；

③6.4g無水CuSO4，其物質(zhì)的量為=0.04mol，裝置C增加的質(zhì)量為3.84g，即二氧化硫的質(zhì)量為3.84g，物質(zhì)的量為=0.06mol，量筒中水的體積折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體體積224mL，即產(chǎn)生的氧氣的物質(zhì)的量為=0.01mol，每摩爾三氧化硫通過亞硫酸氫鈉溶液時產(chǎn)生2mol二氧化硫，設(shè)反應(yīng)中產(chǎn)生三氧化硫為xmol，反應(yīng)中產(chǎn)生二氧化硫為ymol，則有2x+y＝0.06，x+y＝0.04，解得：x=0.02，y=0.02，根據(jù)銅元素守恒生成的氧化銅的物質(zhì)的量應(yīng)為0.04mol，所以反應(yīng)中CuSO4、CuO、SO3、SO2、O2的物質(zhì)的量之比為0.04∶0.04∶0.02∶0.02∶0.01=4∶4∶span>2∶2∶1，所以反應(yīng)的化學(xué)方程式為4CuSO44CuO+2SO3↑+2SO2↑+O2↑，故答案為：4CuSO4 4CuO+2SO3↑+2SO2↑+O2↑。