Question

17．硫酸銅在生產、生活中應用廣泛．某化工廠用含少量鐵的廢銅渣為原料生產膽礬的流程如下：

（1）寫出浸出時銅與稀硫酸、稀硝酸反應生成硫酸銅的化學方程式：3Cu+2HNO₃+3H₂SO₄=3CuSO₄+2NO↑+4H₂O．
（2）取樣檢驗是為了確認Fe³⁺是否除凈，你的檢驗方法是取試樣少許放入試管中，滴加KSCN溶液，若溶液顯紅色，則Fe³⁺未除凈，否則Fe³⁺除凈．
（3）濾渣c是Fe（OH）₃．
（4）氣體a可以被循環利用，用化學方程式表示氣體a被循環利用的原理為：2NO+O₂═2NO₂、3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO．
（5）一定溫度下，硫酸銅受熱分解生成CuO、SO₂氣體、SO₃氣體和O₂氣體，寫出硫酸銅受熱分解的化學方程式：3CuSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3CuO+SO₃↑+2SO₂↑+O₂↑．某同學設計了如圖2所示的實驗裝置分別測定生成的SO₂氣體、SO₃氣體的質量和O₂氣體的體積．此設計有不合理之處，請說明理由：混合氣體通過飽和碳酸氫鈉溶液，三氧化硫被吸收生成硫酸，和碳酸氫鈉反應生成二氧化硫，沒法確定三氧化硫的質量，去掉盛飽和亞硫酸氫鈉的裝置即可．

Answer 1

分析 用含少量鐵的廢銅渣為原料生產膽礬，由制備流程可知，Fe與稀硝酸反應生成硝酸鐵，Cu與硝酸、硫酸反應生成硫酸銅，同時生成c為NO，浸出液中含鐵離子、銅離子，加試劑b為CuO或氫氧化銅等調節pH，促進鐵離子水解轉化為沉淀，過濾得到濾渣為Fe（OH）₃，濾液含硫酸銅，蒸發濃縮、冷卻結晶得到硫酸銅晶體，以此來解答．

解答 解：（1）由于硫酸的存在，且酸過量，硝酸全起氧化劑作用，酸為稀溶液，生成硫酸銅、NO、水，反應方程式為3Cu+2HNO₃+3H₂SO₄=3CuSO₄+2NO↑+4H₂O，
故答案為：3Cu+2HNO₃+3H₂SO₄=3CuSO₄+2NO↑+4H₂O；
（2）用硫氰化鉀檢驗鐵離子的存在，鐵離子遇硫氰化鉀顯紅色，具體操作為：取試樣少許放入試管中，滴加KSCN溶液，若溶液顯紅色，則Fe³⁺未除凈，否則Fe³⁺除凈，故答案為：取試樣少許放入試管中，滴加KSCN溶液，若溶液顯紅色，則Fe³⁺未除凈，否則Fe³⁺除凈；
（3）由工藝流程圖轉化關系可知，浸出液中漿調節pH值后，鐵離子轉化為Fe（OH）₃沉淀析出，濾渣c的主要成分為Fe（OH）₃，故答案為：Fe（OH）₃；
（4）二氧化氮和水反應生成硝酸和一氧化氮，反應的化學方程式3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，故答案為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
（5）硫酸銅受熱分解生成CuO、SO₂氣體、SO₃氣體和O₂氣體，反應物為CuSO₄，生成物為CuO、SO₂、SO₃、O₂，由原子、電子守恒可知反應為3CuSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3CuO+SO₃↑+2SO₂↑+O₂↑；
圖2所示的實驗裝置分別測定生成的SO₂氣體、SO₃氣體的質量和O₂氣體的體積，SO₃氣體可溶解于濃硫酸中，采用98.3%的濃硫酸吸收SO₃氣體，SO₂氣體用堿液吸收，氧氣用排水法測量，混合氣體通過飽和亞硫酸氫鈉溶液，三氧化硫被吸收生成硫酸，和碳酸氫鈉反應生成二氧化硫，沒法確定三氧化硫的質量，故應先讓混合氣體通過濃硫酸的裝置，三氧化硫被吸收，增重即為三氧化硫的質量，再通過氫氧化鈉溶液吸收二氧化硫，增重即為二氧化硫的質量，最后用排水法測量氧氣的體積，
故答案為：3CuSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3CuO+SO₃↑+2SO₂↑+O₂↑；混合氣體通過飽和碳酸氫鈉溶液，三氧化硫被吸收生成硫酸，和碳酸氫鈉反應生成二氧化硫，沒法確定三氧化硫的質量，去掉盛飽和亞硫酸氫鈉的裝置即可．

點評 本題考查物質的制備實驗，為高頻考點，把握制備流程、發生的反應、混合物分離為解答的關鍵，側重分析與實驗能力的考查，注意（5）為解答的難點，題目難度中等．