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2.一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.此时装置C中发生的现象是水面下降,水顺长导管排入D中.
(2)反应进行到A中不再产生气泡时,拆除C、D装置后,为了使A中固体全部消失,①接下来的操作是:打开弹簧夹,持续将空气通入A中.
②该过程中发生反应的离子方程式是4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O,2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+
③为使A中固体加快溶解速率,以下方法运用合理的是a b d e.
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
(3)待A中固体全部溶解后,再继续通入一段时间空气后,关闭弹簧夹,停止通入空气.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↑.
(4)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:将(4)中所得红褐色沉淀洗涤、干燥、称量、计算.

分析 (1)A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;
(2)①拆除C、D装置后,打开弹簧夹,持续将空气通入A中,至A中固体全部消失,再继续通入一段时间空气后,关闭弹簧夹,停止通入空气;
②依据酸性环境下氧气能够氧化二价铁离子生成三价铁离子,三价铁离子能够与铜反应生成铜离子与二价铁离子;
③加快A中的固体溶解速率增大,可以依据影响反应速率的因素分析;
(3)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,依据反应现象和反应物和产物分析书写离子方程式;
(4)测定沉淀质量计算铁元素质量来计算得到铜的质量分数.

解答 解:(1)A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;
故答案为:水面下降,水顺长导管排入D中;
(2)①拆除C、D装置后,为了使A中固体全部消失,打开弹簧夹,持续将空气通入A中;
故答案为:打开弹簧夹,持续将空气通入A中;
②拆除C、D装置后,打开弹簧夹,持续将空气通入A中,生成的亚铁离子被空气中 的氧气氧化为铁离子,离子方程式:4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O,铁离子和铜反应生成亚铁离子,离子方程式:2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+
故答案为:4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O;2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+
③为使A中固体加快溶解速率,
a.对A装置加热,温度升高会加快反应速率,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;
(3)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↑,
故答案为:Cu2(OH)2CO3+H++Fe3+=2Cu2++Fe(OH)3↓+CO2↑;
(4)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:将得到的氢氧化铁沉淀洗涤、干燥、称量、计算,
故答案为:将(4)中所得红褐色沉淀洗涤、干燥、称量、计算.

点评 本题为实验题,考查了物质性质的探究实验方法和实验设计,熟悉物质的性质是解题关键,注意影响反应速率因素,题目难度中等.

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