Question

15．工業(yè)上以黃銅礦（主要成分CuFeS₂）為原料制備CuSO₄•5H₂O的主要流程如下：

（1）下列裝置可用于吸收氣體X的是bd（填代號）．

（2）某研究性學習小組用泡銅與CO反應來制取粗銅．
①裝置B中的藥品為堿石灰．
②實驗時，依次進行如下操作：組裝儀器、檢驗裝置氣密性、加裝藥品、通入氣體、收集CO檢驗純度、點燃酒精燈．

（3）熔渣Y的成分為Fe₂O₃和FeO，選用提供的試劑，設計實驗驗證熔渣中含有FeO．寫出有關實驗操作、現(xiàn)象與結論．提供的試劑：稀鹽酸、稀硫酸、KSCN溶液、KMnO₄溶液、NaOH溶液、氯水．取少量熔渣，加過量稀硫酸溶解，向溶液中加入幾滴高錳酸鉀溶液，若溶液紫色褪去，則證明熔渣中含有FeO．
（4）向粗銅中加入硫酸和硝酸的混酸溶液制取硫酸銅時（雜質不參加反應），混酸中H₂SO₄與HNO₃的最佳物質的量之比為3：2．
（5）用滴定法測定所得產品中CuSO₄•5H₂O的含量，稱取a g樣品配成100mL溶液，取出20.00mL，用c mol•L^-1滴定劑 EDTA（H₂Y^2-）標準溶液滴定至終點（滴定劑不與雜質反應），消耗滴定劑b mL．滴定反應如下：Cu²⁺+H₂Y^2-═CuY^2-+2H⁺．則CuSO₄•5H₂O質量分數為$\frac{750c}{a}$%．滴定管用蒸餾水洗滌后，直接注入標準溶液，則會導致測定結果偏高．

Answer 1

分析 根據工業(yè)制備的流程，黃銅礦在空氣中被燒后生成Cu₂O、Cu、SO₂以及熔渣，然后由Cu₂O、Cu制得粗銅最終制得CuSO₄•5H₂O，所以X是SO₂，
（1）氣體X是二氧化硫，選擇試劑吸收二氧化硫，不能產生新的污染氣體，二氧化硫是酸性氧化物，結合選項中各物質的性質以及溶解度大小判斷；
（2）①粗銅與CO反應生成二氧化碳，剩余CO有毒，需做燃燒處理，在此之前利用裝置B吸收二氧化碳，據此解答即可；
②依據該實驗的先后順序回答即可；
（3）若Fe₂O₃中含有FeO，利用稀酸（非氧化性）溶解后生成的亞鐵離子，則具有還原性，而給出的試劑中KMnO₄溶液具有強氧化性，可利用KMnO₄溶液褪色來證明；
（4）當硝酸根離子恰好反應時硫酸和硝酸的物質的量之比最佳，根據離子方程式計算即可；
（5）根據反應方程式及滴定數據計算出硫酸銅的物質的量，再計算出硫酸銅晶體的質量分數；根據CuSO₄•5H₂O質量分數的表達式分析誤差；滴定管需要潤洗，據此解答即可．

解答 解：根據工業(yè)制備的流程，黃銅礦在空氣中被燒后生成Cu₂O、Cu、SO₂以及熔渣，然后由Cu₂O、Cu制得粗銅最終制得CuSO₄•5H₂O，所以X是SO₂，
（1）依據流程圖可知X氣體是二氧化硫，選擇試劑吸收二氧化硫，不能產生新的污染氣體，
a、導管未插入液面以下，不能起到吸收作用，故a錯誤；
b、氫氧化鈉可以吸收二氧化硫，且二氧化硫溶解度較大，先通入到四氯化碳溶液中，起到緩沖氣流的作用，能防止倒吸，故b正確；
c、二氧化硫溶解度較大，倒扣的漏斗伸入液面以下，不能起到防倒吸的作用，故c錯誤；
d、倒扣的圓底燒瓶起到安全瓶的作用，能防止倒吸，故d正確；
故選bd；
（2）①粗銅與CO反應生成二氧化碳，剩余CO有毒，需做燃燒處理，在此之前利用裝置B吸收二氧化碳，故B中應盛放堿石灰，故答案為：堿石灰；
②組裝完儀器，應檢驗裝置的氣密性，由于CO點燃容易引起爆炸，故引燃前需驗純，故答案為：檢驗裝置氣密性；收集CO檢驗純度；
（3）若Fe₂O₃中含有FeO，利用稀酸（非氧化性）溶解后生成的亞鐵離子，則具有還原性，而給出的試劑中KMnO₄溶液具有強氧化性，可使KMnO₄溶液褪色，則選擇試劑為稀硫酸、KMnO₄溶液，操作為取少量固體溶于稀硫酸，然后滴加KMnO₄溶液，觀察到溶液使KMnO₄溶液褪色，則證明含有FeO，
故答案為：取少量熔渣，加過量稀硫酸溶解，向溶液中加入幾滴高錳酸鉀溶液，若溶液紫色褪去，則證明熔渣中含有FeO；
（4）當硝酸根離子恰好反應時硫酸和硝酸的物質的量之比最佳，由離子方程式3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O 可知，反應中消耗2molNO₃^-，需要8molH⁺，硝酸電離2mol，另外6mol氫離子由硫酸提供，則硫酸為3mol，所以硫酸和硝酸的物質的量之比為3：2，
故答案為：3：2；
（5）根據方程式可知20.00mL溶液中n（CuSO₄•5H₂O）=n（EDTA）=c×6×10^-3mol；
所以m（CuSO₄•5H₂O）=c×6×10^-3mol×250g/mol=1.5c g，
因此100mL溶液中CuSO₄•5H₂O的質量為：1.5c×5=7.5cg，所以ω=$\frac{7.5c}{a}$×100%=$\frac{750c}{a}$%，
滴定管需要用所盛裝溶液潤洗，否則會稀釋所裝溶液的濃度，導致結果偏高，
故答案為：$\frac{750c}{a}$%；高．

點評 本題考查金屬混合物的分離和提純，關鍵是提取題中的信息，根據所學知識完成，本題難度中等．