Question

某實驗小組用工業(yè)上廢棄固體（主要成分Cu₂S和Fe₂O₃）混合物制取粗銅和Fe₂（SO₄）₃晶體，設計的操作流程如下：
（1）除酒精燈和鐵架臺或三腳架外，①中所需的容器和夾持儀器分別為

 

、

 

，①和⑥中都用到的儀器為

 

；
（2）用98%的硫酸配制28%的硫酸，所需的玻璃儀器除量筒外，還有

 

．
（a）玻璃棒（b） 燒杯（c） 燒瓶    （d）容量瓶
（3）x與溶液B反應的離子方程式為

 

；
（4）某同學取少量的溶液B向其中加入過量的某種強氧化劑，再滴加KSCN溶液，發(fā)現(xiàn)溶液變紅色，放置一段時間后，溶液褪色，該同學猜測溶液褪色的原因是溶液中的SCN^- 被過量的氧化劑氧化所致．
現(xiàn)給出以下試劑：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、蒸餾水．請你設計合理實驗驗證該同學的猜測是否合理．簡要說明實驗步驟和現(xiàn)象

 

；
（5）某同學用實驗制得的Fe₂（SO₄）₃ 晶體配制0.1mol?L^-1 的Fe₂（SO₄）₃ 溶液，在稱量出Fe₂（SO₄）₃ 晶體后，溶解該晶體的具體操作為

 

．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：

分析：廢棄固體（主要成分Cu₂S和Fe₂O₃）灼燒，發(fā)生的反應為，Cu₂S+2O₂

△   .

SO₂+2CuO，得到的氣體a為SO₂，固體A為CuO和Fe₂O₃，向固體A中加入稀硫酸，發(fā)生反應CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O、Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，得到的溶液A中溶質為硫酸銅、硫酸鐵、硫酸，向A中加入過量Fe，發(fā)生的反應為Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑、CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu、Fe₂（SO₄）₃+Fe=3FeSO₄，將溶液過濾得到的固體B成分為Cu、Fe，濾液B中成分為FeSO₄，將固體B溶于稀硫酸，然后過濾洗滌得到固體Cu；
向濾液B中加入試劑x，得到溶液C，將溶液C蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶得到Fe₂（SO₄）₃晶體，x應該具有強氧化性，能將亞鐵離子氧化為鐵離子且不能引進新的雜質，所以x為H₂O₂，再結合題目分析解答．

解答： 解：廢棄固體（主要成分Cu₂S和Fe₂O₃）灼燒，發(fā)生的反應為，Cu₂S+2O₂

△   .

SO₂+2CuO，得到的氣體a為SO₂，固體A為CuO和Fe₂O₃，向固體A中加入稀硫酸，發(fā)生反應CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O、Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，得到的溶液A中溶質為硫酸銅、硫酸鐵、硫酸，向A中加入過量Fe，發(fā)生的反應為 Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑、CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu、Fe₂（SO₄）₃+Fe=3FeSO₄，將溶液過濾得到的固體B成分為Cu、Fe，濾液B中成分為FeSO₄，將固體B溶于稀硫酸，然后過濾洗滌得到固體Cu；
向濾液B中加入試劑x，得到溶液C，將溶液C蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶得到Fe₂（SO₄）₃晶體，x應該具有強氧化性，能將亞鐵離子氧化為鐵離子且不能引進新的雜質，所以x為H₂O₂，
（1）除酒精燈和鐵架臺或三腳架外，①中所需的容器和夾持儀器分別為坩堝、坩堝鉗，①為灼燒、⑥為蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶，①和⑥中都用到的儀器為玻璃棒，
故答案為：坩堝；坩堝鉗；玻璃棒；
（2）用98%的硫酸配制28%的硫酸，所需的玻璃儀器除量筒外，還有容量瓶、膠頭滴管、燒杯、玻璃棒，故選（a）（b）（d）；
（3）x是雙氧水、B是硫酸亞鐵，二者反應生成硫酸鐵、水，所以X與溶液B反應的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂ +2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂ +2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（4）重新加入硫氰化鉀溶液，若是溶液變紅，說明該同學猜測合理，否則不合理，方法為：取少量褪色后的溶液于試管中，逐滴加入過量的20%KSCN溶液，如溶液變紅色，說明乙同學的猜測是合理的，如不變紅色，說明猜測不合理，
故答案為：取少量褪色后的溶液于試管中，逐滴加入過量的20%KSCN溶液，如溶液變紅色，說明乙同學的猜測是合理的，如不變紅色，說明猜測不合理（或滴加過量的0.1 mol?L^-1 Fe₂（SO₄）₃溶液，如溶液不變紅色，說明合理，若變紅色，說明猜測不合理）；
（5）Fe₂（SO₄）₃ 是強酸弱堿鹽，鐵離子易水解生成氫氧化鐵，為防止銅離子水解，所以配制0.1mol?L^-1 的Fe₂（SO₄）₃ 溶液時，在稱量出Fe₂（SO₄）₃ 晶體后，溶解該晶體的具體操作為：將硫酸鐵晶體溶于稀硫酸中然后加水稀釋，故答案為：將硫酸鐵晶體溶于稀硫酸中然后加水稀釋．

點評：本題考查混合物的分離和提純，側重考查基本實驗操作、實驗方案設計、離子檢驗、氧化還原反應等知識點，為高考常見題型，明確物質性質是解本題關鍵，知道每一步發(fā)生的反應及其物質分離方法，難點是（4）實驗方案設計，題目難度中等．