Question

20．某金屬冶煉廠在生產過程中產生了一定量的含銅廢料．化學興趣小組利用稀硫酸和鐵粉分離回收銅，并獲得硫酸亞鐵晶體．其設計方案如圖1所示．

查閱資料得知：在通入空氣并加熱的條件下，銅可與稀硫酸反應轉化為硫酸銅，反應的化學方程式：2Cu+2H₂SO₄+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O．
（1）步驟Ⅰ中分離得到固體A和藍色溶液B的操作名稱是過濾．
（2）藍色溶液B中的溶質是CuSO₄、H₂SO₄（填化學式）．
（3）寫出步驟Ⅲ中發生反應的化學方程式Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑．
（4）硫酸亞鐵可用作治療貧血癥（選填“貧血癥”或“佝僂病”）的藥物．
（5）銅制品在空氣中會發生銹蝕[銅銹的主要成分是Cu₂（OH）₂CO₃]．根據銅銹的主要成分中含有氫元素和碳元素，可以判斷出銅銹需要空氣中的H₂O、CO₂（填化學式）．若要探究“銅生銹是否需要空氣中的氧氣？”如圖2所示實驗中，只需完成BD（填字母）兩個實驗即可達到實驗目的．

Answer 1

分析 根據設計方案圖1可知，廢料中的銅與氧氣反應生成氧化銅，氧化銅與硫酸反應生成硫酸銅和水，所以藍色溶液中的溶質中含有硫酸銅，根據藍色溶液中加入鐵有氣體產生，說明藍色溶液中含有過量的硫酸，所以溶質中還含有硫酸；加入鐵粉是利用鐵與硫酸銅反應生成銅和硫酸亞鐵，將銅置換出來，得到硫酸亞鐵，鐵與硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，也是獲得硫酸亞鐵，所以加入略過量的鐵粉，過量的目的是使CuSO₄、H₂SO₄完全反應；固體C中可能含有鐵所以先用硫酸清洗把鐵除掉，再用水沖洗，最后進行干燥就能得到銅了；
根據質量守恒定律分析銅生銹條件，根據對比實驗法探究銅生銹的條件分析應進行的實驗．

解答 解：由題意可知，廢料中的銅與氧氣反應生成氧化銅，氧化銅與硫酸反應生成硫酸銅和水，所以藍色溶液中的溶質中含有硫酸銅，根據藍色溶液中加入鐵有氣體產生，說明藍色溶液中含有過量的硫酸，所以溶質中還含有硫酸；加入鐵粉是利用鐵與硫酸銅反應生成銅和硫酸亞鐵，將銅置換出來，得到硫酸亞鐵，鐵與硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，也是獲得硫酸亞鐵，所以加入略過量的鐵粉，過量的目的是使CuSO₄、H₂SO₄完全反應；固體C中可能含有鐵所以先用硫酸清洗把鐵除掉，再用水沖洗，最后進行干燥就能得到銅了．所以：（1）步驟Ⅰ中分離得到固體A和藍色溶液B的操作名稱是過濾．
（2）由上述分析可知，藍色溶液B中的溶質是 CuSO₄、H₂SO₄．
（3）由上述分析可知，步驟Ⅲ中發生反應的化學方程式是：Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑．
（4）硫酸亞鐵可用作治療貧血癥的藥物．
5）銅制品在空氣中會發生銹蝕[銅銹的主要成分是Cu₂（OH）₂CO₃]．根據銅銹的主要成分中含有氫元素和碳元素，可以判斷出銅銹需要空氣中的H₂O、CO₂．若要探究“銅生銹是否需要空氣中的氧氣？”如圖2所示實驗中，只需完成BD兩個實驗即可達到實驗目的．
故答為：（1）過濾．（2）CuSO₄、H₂SO₄．（3）Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑．（4）貧血癥．（5）銅H₂O、CO₂，BD．

點評 解答本題關鍵是要知道置換銅必須用鐵，因為還要得到硫酸亞鐵，為了反應充足加入的試劑要過量，再利用鐵能與硫酸反應，銅不能與硫酸反應將銅和鐵分開．