Question

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，设计的操作流程如下：
（1）除酒精灯和铁架台或三脚架外，①中所需的容器和夹持仪器分别为

 

、

 

，①和⑥中都用到的仪器为

 

；
（2）用98%的硫酸配制28%的硫酸，所需的玻璃仪器除量筒外，还有

 

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（a）玻璃棒（b） 烧杯（c） 烧瓶    （d）容量瓶
（3）x与溶液B反应的离子方程式为

 

；
（4）某同学取少量的溶液B向其中加入过量的某种强氧化剂，再滴加KSCN溶液，发现溶液变红色，放置一段时间后，溶液褪色，该同学猜测溶液褪色的原因是溶液中的SCN^- 被过量的氧化剂氧化所致．
现给出以下试剂：1.0mol?L^-1硫酸、1.0mol?L^-1 NaOH溶液、0.1mol?L^-1 Fe₂（SO₄）₃溶液、20%KSCN溶液、蒸馏水．请你设计合理实验验证该同学的猜测是否合理．简要说明实验步骤和现象

 

；
（5）某同学用实验制得的Fe₂（SO₄）₃ 晶体配制0.1mol?L^-1 的Fe₂（SO₄）₃ 溶液，在称量出Fe₂（SO₄）₃ 晶体后，溶解该晶体的具体操作为

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：

分析：废弃固体（主要成分Cu₂S和Fe₂O₃）灼烧，发生的反应为，Cu₂S+2O₂

△   .

SO₂+2CuO，得到的气体a为SO₂，固体A为CuO和Fe₂O₃，向固体A中加入稀硫酸，发生反应CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O、Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，得到的溶液A中溶质为硫酸铜、硫酸铁、硫酸，向A中加入过量Fe，发生的反应为Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑、CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu、Fe₂（SO₄）₃+Fe=3FeSO₄，将溶液过滤得到的固体B成分为Cu、Fe，滤液B中成分为FeSO₄，将固体B溶于稀硫酸，然后过滤洗涤得到固体Cu；
向滤液B中加入试剂x，得到溶液C，将溶液C蒸发浓缩、冷却结晶得到Fe₂（SO₄）₃晶体，x应该具有强氧化性，能将亚铁离子氧化为铁离子且不能引进新的杂质，所以x为H₂O₂，再结合题目分析解答．

解答： 解：废弃固体（主要成分Cu₂S和Fe₂O₃）灼烧，发生的反应为，Cu₂S+2O₂

△   .

SO₂+2CuO，得到的气体a为SO₂，固体A为CuO和Fe₂O₃，向固体A中加入稀硫酸，发生反应CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O、Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，得到的溶液A中溶质为硫酸铜、硫酸铁、硫酸，向A中加入过量Fe，发生的反应为 Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑、CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu、Fe₂（SO₄）₃+Fe=3FeSO₄，将溶液过滤得到的固体B成分为Cu、Fe，滤液B中成分为FeSO₄，将固体B溶于稀硫酸，然后过滤洗涤得到固体Cu；
向滤液B中加入试剂x，得到溶液C，将溶液C蒸发浓缩、冷却结晶得到Fe₂（SO₄）₃晶体，x应该具有强氧化性，能将亚铁离子氧化为铁离子且不能引进新的杂质，所以x为H₂O₂，
（1）除酒精灯和铁架台或三脚架外，①中所需的容器和夹持仪器分别为坩埚、坩埚钳，①为灼烧、⑥为蒸发浓缩、冷却结晶，①和⑥中都用到的仪器为玻璃棒，
故答案为：坩埚；坩埚钳；玻璃棒；
（2）用98%的硫酸配制28%的硫酸，所需的玻璃仪器除量筒外，还有容量瓶、胶头滴管、烧杯、玻璃棒，故选（a）（b）（d）；
（3）x是双氧水、B是硫酸亚铁，二者反应生成硫酸铁、水，所以X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；
（4）重新加入硫氰化钾溶液，若是溶液变红，说明该同学猜测合理，否则不合理，方法为：取少量褪色后的溶液于试管中，逐滴加入过量的20%KSCN溶液，如溶液变红色，说明乙同学的猜测是合理的，如不变红色，说明猜测不合理，
故答案为：取少量褪色后的溶液于试管中，逐滴加入过量的20%KSCN溶液，如溶液变红色，说明乙同学的猜测是合理的，如不变红色，说明猜测不合理（或滴加过量的0.1 mol?L^-1 Fe₂（SO₄）₃溶液，如溶液不变红色，说明合理，若变红色，说明猜测不合理）；
（5）Fe₂（SO₄）₃ 是强酸弱碱盐，铁离子易水解生成氢氧化铁，为防止铜离子水解，所以配制0.1mol?L^-1 的Fe₂（SO₄）₃ 溶液时，在称量出Fe₂（SO₄）₃ 晶体后，溶解该晶体的具体操作为：将硫酸铁晶体溶于稀硫酸中然后加水稀释，故答案为：将硫酸铁晶体溶于稀硫酸中然后加水稀释．

点评：本题考查混合物的分离和提纯，侧重考查基本实验操作、实验方案设计、离子检验、氧化还原反应等知识点，为高考常见题型，明确物质性质是解本题关键，知道每一步发生的反应及其物质分离方法，难点是（4）实验方案设计，题目难度中等．