Question

一学习小组利用下图所示装置，对某含少量Fe的废铜屑进行铜含量的测定，并探究利用其制备硫酸铜溶液。

（1）向A中加入10g废铜屑样品，关闭弹簧夹，打开B活塞向A注入足量稀硫酸后关闭。①此时装置C中产生的现象是                                                。    

②反应进行到A中不再产生气泡时，若C中收集到448mL（已换算成标准状况）气体，则该废铜屑中铜的质量百分含量为            。

（2）接下来使Cu完全溶解的操作是：

① 拆除C、D装置后，打开弹簧夹

②____________________________________________________________________

（3）为使A中固体加快溶解速率，以下方法运用合理的是             。

a.对A装置加热；b.向A内加入少量Fe₂O₃；c.向A内加入少量CuO；d.增大空气通入量；e.向A内加入少量FeSO₄；f.向A内加入少量H₂O

（4）将A中溶液倒入烧杯内，加入Cu₂(OH)₂CO₃将其调节至pH=4时，溶液中铁元素被完全沉淀，过滤后即得红褐色沉淀与硫酸铜溶液。

①此过程的离子反应方程式是                                                        。

②检验溶液中铁元素是否被完全沉淀最好的方法是___________

a.取样于试管→滴加KSCN溶液

b.取样于试管→滴加酸性KMnO₄溶液

c.取样于试管→纸上层析后→ 喷KSCN溶液；

（5）有同学认为，可以不用测量气体法计算废铜屑中铜的质量百分含量，其具体操作步骤可续写为：              。

 

Answer 1

【答案】

（1）①水面下降，水顺长导管排入D中 （2分）  ②88.8% （2分）

（2）②持续将空气通入A中，至A中固体全部消失，（2分）再继续通入一段时间空气后，关闭弹簧夹，停止通入空气。（2分）

（3）a b d e   （2分）

（4）①Cu₂(OH)₂CO₃ + H⁺ + Fe³⁺ = 2Cu²⁺ + Fe(OH)₃↓ + CO₂↑（2分）    ②c （2分）

（5）将（4）中所得红褐色沉淀洗涤、干燥、称量、计算（2分）

【解析】

试题分析：（1）①A中的废铜屑含有铁加入稀硫酸反应生成氢气，装置C是排水量气装置，现象是C中液面下降，水被排到D中；

②10g废铜屑样品，反应进行到A中不再产生气泡时，若C中收集到448mL（已换算成标准状况）气体为氢气物质的量为0.02mol，Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，铁物质的量为0.02mol，质量为0.02mol×56g/mol=1.12g，该废铜屑中铜的质量百分含量=(10g−1.12g)/10g×100%=88.8%；

（2）拆除C、D装置后，打开弹簧夹，持续将空气通入A中，铁和硫酸反应生成的亚硫酸亚铁会被空气中的氧气氧化为硫酸铁，铁离子具有氧化性能氧化溶解铜，至A中固体全部；消失反应的离子方程式为：4Fe²⁺+O₂ +4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，再继续通入一段时间空气后，关闭弹簧夹，停止通入空气.

（3）为使A中固体加快溶解速率:

a．对A装置加热，会加快反应速率，故a正确；

b．向A内加入少量Fe₂O₃，溶解后自动铁离子浓度会提高溶解铜的反应速率，故b正确；

c．向A内加入少量CuO，和硫酸反应不能加快溶解速率，故c错误；

d．增大空气通入量，自动氧气浓度可以提高反应速率，故d正确；

e．向A内加入少量FeSO₄，增大了亚铁离子浓度能加快反应速率，故e正确；

f．向A内加入少量H₂O，稀释溶液浓度，反应速率减小，故f错误；

故选abde；

（4）①将A中溶液倒入烧杯内，加入Cu₂（OH）₂CO₃将其调节至pH=4时，溶液中铁被完全沉淀，过滤后即得红褐色沉淀与硫酸铜溶液，此过程离子反应方程式是:

Cu₂（OH）₂CO₃+H⁺+Fe³⁺=2Cu²⁺+Fe（OH）₃↓+CO₂↑

②因为前面铁元素都是Fe³⁺ ，所以要检验是否被完全沉淀，可以加入KSCN溶液进行检验，若，没有红色现象则说明铁元素被沉淀完全。

（5）不用测量气体法，可以依据沉淀方法，测定沉淀氢氧化铁质量，计算铁元素质量，得到铜的质量，计算废铜屑中铜的质量百分含量，沉淀实验方法为：得到的氢氧化铁沉淀洗涤、干燥、称量、计算.

考点：本题考查的是物质性质的探究实验方法和实验设计。