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

2025-03-23 15:43:00
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回答1:

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(SO43+3H2O,所以溶液A中成分为CuSO4、Fe2(SO43,向溶液A中加入过量Fe屑,发生反应CuSO4+Fe=FeSO4+Cu、2Fe2(SO43+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(SO43晶体,故答案为:加热浓缩;冷却结晶.

回答2:

答案:
(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。

解析:
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。