Question

【題目】某金屬冶煉廠在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了一定量的含銅廢料�；瘜W(xué)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(shè)計方案如圖1所示。

【查閱資料】

①在同溫同壓下，同體積的氣體含有相同的分子數(shù)目；

②在通入空氣并加熱的條件下，銅可與稀硫酸反應(yīng)轉(zhuǎn)化為硫酸銅，反應(yīng)的化學(xué)方程式：2Cu+2H2SO4+O22CuSO4+2H2O。

【回答問題】

(1)步驟Ⅰ中分離得到固體A和藍(lán)色溶液B的操作名稱是___________。

(2)藍(lán)色溶液B中的溶質(zhì)是___________(填化學(xué)式)。

(3)寫出步驟Ⅲ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式__________________________________。

(4)銅制品在空氣中會發(fā)生銹蝕[銅銹的主要成分是Cu2(OH)2CO3]．根據(jù)銅銹的主要成分中含有氫元素和碳元素，可以判斷出銅生銹需要空氣中的_________(填化學(xué)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________(填字母)兩個實驗即可達(dá)到實驗?zāi)康摹?/span>

【拓展研究】

(1)小明通過查閱資料，利用鐵粉、炭粉、氯化鈉等物質(zhì)又進行了實驗(裝置如圖3)，9分鐘以后測得數(shù)據(jù)如表：

實驗前的體積		實驗后的體積
集氣瓶內(nèi)空氣	量氣管內(nèi)液面所在刻度	量氣管內(nèi)液面所在刻度
150.0 mL	30.8mL	0.2mL

①請計算出空氣中氧氣含量__________(計算結(jié)果保留一位小數(shù))。

②炭粉和氯化鈉在本實驗中的作用是________________________。

③若將圖3裝置中的粗鐵粉換成足量的銅粉進行實驗，請判斷能否比較準(zhǔn)確地測定空氣中氧氣的含量，并說明理由。__________________________________________________________

Answer 1

【答案】 過濾 CuSO4和H2SO4 Fe+ H2SO4== FeSO4+ H2↑ H2O和CO2 BD 20.4% 催化作用 空氣中的二氧化碳的含量較少，銅不能將空氣中的氧氣完全反應(yīng)。

【解析】（1）固液分離的步驟是過濾；

（2）首先銅與氧氣在加熱的條件下生成氧化銅，氧化銅與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸銅，故藍(lán)色溶液的溶質(zhì)是CuSO4，向藍(lán)色溶液中加入過量的鐵粉發(fā)現(xiàn)有氣泡冒出，說明藍(lán)色溶液中有過量的硫酸，故溶質(zhì)為CuSO4和H2SO4 ；

（3）向硫酸銅溶液中加入過量的鐵粉后可得到固體D中含有生成的銅和過量的鐵，步驟Ⅲ是過量的鐵與稀硫酸反應(yīng)形成氫氣和硫酸亞鐵，反應(yīng)方程式為：Fe+ H2SO4 == FeSO4 + H2↑；

（4）Cu2(OH)2CO3中含有銅元素、氫元素、碳元素、氧元素，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，銅生銹需要空氣中的H2O和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即可；

【拓展研究】

（1）①量氣管內(nèi)的水變化的體積為氧氣的體積=30.8mL-0.2mL=30.6Ml,空氣中氧氣的體積含量為： ；

②通過上述實驗探究，選擇碳粉和氯化鈉在本實驗中較快的完成實驗，并減小誤差，故碳粉和氯化鈉在本實驗中是催化劑，起催化作用；

③銅可以與空氣中的氧氣、二氧化碳和水反應(yīng)生成銅綠，若將鐵換成銅進行實驗，不能比較準(zhǔn)確的測定空氣中的氧氣的含量，因為空氣中的二氧化碳的含量較少，銅不能將空氣中的氧氣完全反應(yīng)。