Question

14．某工厂排出的废水中含有大量的Fe²⁺、Cu²⁺和SO₄^2-．
Ⅰ某校研究性学习小组设计如图流程以回收铜和硫酸亚铁．请回答：

（1）反应①的离子方程式为Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu．
（2）操作①中用到的玻璃仪器是abc（填序号）．
a．烧杯     b．漏斗       c．玻璃棒        d．酒精灯
（3）固体成份是铁、铜（填名称）．
（4）原料②的名称为稀硫酸．
Ⅱ回收的铜可用于制备胆矾（CuSO₄•5H₂O）．，可将铜和一定浓度稀硫酸混合后并在加热的情况下通入氧气，发生如下反应：2Cu+2H₂SO₄+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O．制得硫酸铜溶液后经过蒸发、浓缩，冷却结晶，过滤可得胆矾．
①请分析2Cu+2H₂SO₄+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O反应中，氧化剂是O₂，还原剂是Cu（填化学式）．
②用双线桥标出上述反应的电子得失．

Answer 1

分析 Ⅰ、（1）根据该题要求：回收铜且不引进新的杂质判断原料①，并写出反应的离子方程式；
（2）根据混合物的状态确定实验操作，根据实验操作确定实验仪器；
（3）固体成份是过量的铁和置换出的铜；
（4）先判断操作①后的固体成分，再根据流程图知：操作①后的溶液中的溶质与操作②后的溶液中的溶质相同判断原料②；
Ⅱ、①在氧化还原反应中，得电子化合价降低的反应物是氧化剂，失电子化合价升高的反应物是还原剂；
②反应中氧气为氧化剂，铜为还原剂，根据O元素的化合价0→-2，和Cu元素的化合价0→+2，标出电子的转移方向和数目．

解答 解：Ⅰ、（1）根据题意知，该物质能和铜离子反应且不引进新的杂质离子，所以物质为铁，铁与铜离子反应的离子方程式为：Cu²⁺+Fe═Cu+Fe²⁺，
故答案为：Cu²⁺+Fe═Cu+Fe²⁺；
（2）操作②的分离是固体、液体分离，所以应用过滤的方法，故用到的玻璃仪器有：a．烧杯b．漏斗c．玻璃棒，
故答案为：abc；
（3）操作①中加入过量的铁才能使铜离子完全反应Cu²⁺+Fe═Cu+Fe²⁺，所以所得固体的成分是铁和铜，
故答案为：铁、铜；
（4）操作①中加入过量的铁才能使铜离子完全反应，所以所得固体的成分是铁和铜，分离铁和铜且回收铜，所以加入某物质与铁反应，与铜不反应，且与铁反应后的物质与操作①所得溶液中溶质的成分一样，加入的物质为稀硫酸，
故答案为：稀硫酸；
Ⅱ、①2Cu+2H₂SO₄+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O反应中，O₂得电子化合价降低（0→-2）是氧化剂，Cu失电子化合价升高（0→+2）是还原剂，
故答案为：O₂；Cu；
②2Cu+2H₂SO₄+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O反应中氧气为氧化剂，O元素的化合价0→-2，铜为还原剂，Cu元素的化合价0→+2，转移电子数为：4e^-，用双线桥表示为：，故答案为：．

点评 本题考查了金属铜的回收方法、氧化还原反应等知识，明确各个步骤中发生的变化、明确元素化合价是解本题关键，侧重对学生能力的培养和训练，有利于培养学生灵活运用知识解答问题的能力，题目难度中等．