Question

某研究所對含硫酸亞鐵和硫酸銅的工業廢料進行相關的研究。實驗過程如下：

回答下列問題：
（1）濾渣的成分為            ，操作①的名稱為            。
（2）上圖溶液B中所發生反應的離子方程式為                  。
（3）實驗要求向溶液B中通入過量的空氣，證明通入空氣過量的方法是           。
（4）操作③第一步需要的儀器除了酒精燈、鐵架臺外，還需要         、         。
（5）某同學利用下面裝置制備氫氣并利用氫氣還原某金屬氧化物，根據要求回答問題。

①請設計一個實驗方案驗證H₂的還原性并檢驗其氧化產物，其裝置連接順序是A→_____→_____→_____→D（除D裝置外，其它裝置不能重復使用），最后D裝置中所加藥品為____________，其作用是___________________。
②點燃B處酒精燈之前必須進行的操作是____________________。

Answer 1

（1）Fe、Cu；過濾（2）4Fe²⁺+O₂+8NH₃+10H₂O=8NH₄⁺+4Fe(OH)₃↓
（3）取上層清液少許于試管中，加入酸性高錳酸鉀溶液，酸性高錳酸鉀溶液的紫色不變（無變化）。（4）蒸發皿、玻璃棒
(5)①A—C—B—D—D；堿石灰；防止空氣中水蒸氣進入前面裝置中②檢驗氫氣的純度。

試題分析：（1）向含有硫酸亞鐵和硫酸銅的工業廢料中加入過量的稀硫酸來溶解該混合物，防止硫酸亞鐵和硫酸銅的水解。然后加入過量的還原鐵粉，發生反應：CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu, Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑.所以過濾得到的濾渣主要成分是置換出來的Cu和過量的Fe粉。濾液的成分是FeSO₄。（2）向濾液中加入足量的氨氣，發生反應：FeSO₄+2NH₃+2H₂O=Fe(OH)₂↓+ (NH₄)₂SO₄. 再通足量的空氣，發生反應：4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O=4Fe(OH)₃.總反應方程式為：4FeSO₄+O₂+8NH₃+10H₂O=4Fe(OH)₃↓+ 4(NH₄)₂SO₄.，離子方程式為：4Fe²⁺+O₂+8NH₃+10H₂O=8NH₄⁺+4Fe(OH)₃↓。將4Fe(OH)₃過濾出來，洗滌干凈，然后灼燒，4Fe(OH)₃分解產生鐵紅—氧化鐵和水。（3）實驗要求向溶液B中通入過量的空氣，證明通入空氣過量的方法是取上層清液少許于試管中，加入酸性高錳酸鉀溶液，酸性高錳酸鉀溶液的紫色無變化，就證明無Fe²⁺,即空氣足量把Fe²⁺完全變為Fe³⁺。（4）溶液C的主要成分是(NH₄)₂SO₄。要得到(NH₄)₂SO₄晶體，在操作③第一步需要的儀器有酒精燈、鐵架臺、蒸發皿、玻璃棒。（5）①利用A裝置發生反應Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑制H₂，再通過C裝置用濃硫酸來干燥氫氣，在把干燥的氫氣通過裝有CuO的硬質玻璃管的B裝置，使氫氣發生氧化還原反應。然后通過裝有無水硫酸銅的干燥管D來檢驗反應的產物，最后要再通過裝有堿石灰的干燥管D來防止空氣中水蒸氣進入前面裝置中②檢驗氫氣的純度。因此裝置連接順序是A—C—B—D—D。②由于氫氣是可燃性的氣體。在點燃B處酒精燈之前必須檢驗氫氣的純度，否則會發生爆炸。₄)₂SO₄、鐵紅的過程及原理和驗證H₂的還原性并檢驗其氧化產物的實驗裝置的選擇、連接、注意事項等知識。