Question

某校化学小组的同学将一批废弃的线路板简单处理后，得到Cu、Al、Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计了如下制备强酸铜和硫酸铝晶体的方案：

回答下列问题：

（1）第②步加入H₂O₂是为了除云Fe²⁺，该反应的离子方程式为_________；

（2）滤渣2的主要成分是Fe(OH)₃和Al(OH)₃。由滤渣2制取Al₂(SO₄)₃·18H₂O实验过程的最后步骤是__________________。

（3）用第③步所得CuSO₄·5H₂O可制得Cu(OH)₂。化学活动小组为探究Cu(OH)₂受热分解产物及产物性质，设计如下实验过程：取0.98g Cu(OH)₂固体加热，有铜的氧化物生成，其质量随温度变化如图所示，产物A、B的化学式分别为____和Cu₂O。通过以上实验和图像可以得出如下结论：高温时B______（填“较稳定”或“不稳定”）。

活动小组同学还进行了如下实验：

①甲同学用下列装置进行实验（夹持装置末画出），最终得出的结论是加热时A可将NH₃氧化为N₂，A被还原为单质Cu，支持甲同学结论的现象是______；

②乙同学用下列实验装置进行实验，实验中观察到混合粉末最终变成红色物质，同时生成一种无色、有刺激性气味的气体，该气体化学式为_______；有人认为乙同学的实验装置中在装B物质的试管与烧杯之间需加一个防倒吸装置，你认为是否有必要_____，若有必要请简述原因并加以改进____________。

 

 

Answer 1

【答案】

（15分）（1）2Fe^2＋＋H₂O₂＋4OH^－＝2Fe(OH)₃（2分）

（2）过滤、洗涤、干燥（2分，只答对一个不得分，对2各得1分）（3）CuO（2分）；较稳定（2分）

①硬质玻璃管中黑色固体变成红色，烧杯中导管口部分产生气泡，有无色、无味气体生成（2分）

②SO₂（2分）；需要（1分）；实验中因为反应产生SO₂气体易于NaOH溶液反应，会使体系内压强急剧减小造成倒吸（1分）。在导管末端连接一倒置得漏斗（1分），漏斗边缘刚刚没于液面下（1分）；（或导管末端连接一干燥管，在干燥管得尖嘴部分插于液面下；气体合理答案也得分）

【解析】

试题分析：（1）亚铁离子具有还原性，双氧水具有氧化性，在碱性条件下，将亚铁离子氧化生成氢氧化铁而除去，反应得离子方程式是2Fe^2＋＋H₂O₂＋4OH^－＝2Fe(OH)₃。

（2）氢氧化铝是两性氢氧化物，所以由氢氧化铁和氢氧化铝制备硫酸铝的主要操作是：滤渣2溶解在氢氧化钠溶液，过滤得到氢氧化铁固体，然后向滤液中进入适量的稀硫酸生成硫酸铝，然后蒸发浓缩、冷却结晶即可，所以实验过程的最后步骤是过滤、洗涤、干燥。

（3）A固体的质量是0.80g，因此在加热过程中固体减少0.98g－0.80g＝0.18g。由于0.98g氢氧化铜中水的质量是×18g/mol＝0.18g，这说明A固体恰好是氧化铜，化学式是CuO。氧化铜继续加热又生成氧化亚铜，这说明在高温下，氧化亚铜比氧化铜较稳定。

①氧化铜可将NH₃氧化为N₂，同时氧化铜被还原为单质Cu，所以支持甲同学结论的现象是硬质玻璃管中黑色固体变成红色，烧杯中导管口部分产生气泡，有无色、无味气体生成。

②由于该气体是无色、有刺激性气味的气体，所以根据物质的组成元素可知，该气体是SO₂。由于实验中因为反应产生SO₂气体易于NaOH溶液反应，会使体系内压强急剧减小造成倒吸，所以在导管末端连接一倒置的漏斗，漏斗边缘刚刚没于液面下以防止倒吸，所以是有必要的。

考点：考查氧化还原反应方程式、物质的制备于分离；氢氧化铜分解产物以及铜的氧化物稳定性判断；氧化铜、SO₂的性质、倒吸装置的选择等