Question

14．某工廠排出的廢水中含有大量的Fe²⁺、Cu²⁺和SO₄^2-．
Ⅰ某校研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)如圖流程以回收銅和硫酸亞鐵．請(qǐng)回答：

（1）反應(yīng)①的離子方程式為Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu．
（2）操作①中用到的玻璃儀器是abc（填序號(hào)）．
a．燒杯     b．漏斗       c．玻璃棒        d．酒精燈
（3）固體成份是鐵、銅（填名稱）．
（4）原料②的名稱為稀硫酸．
Ⅱ回收的銅可用于制備膽礬（CuSO₄•5H₂O）．，可將銅和一定濃度稀硫酸混合后并在加熱的情況下通入氧氣，發(fā)生如下反應(yīng)：2Cu+2H₂SO₄+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O．制得硫酸銅溶液后經(jīng)過(guò)蒸發(fā)、濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾可得膽礬．
①請(qǐng)分析2Cu+2H₂SO₄+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O反應(yīng)中，氧化劑是O₂，還原劑是Cu（填化學(xué)式）．
②用雙線橋標(biāo)出上述反應(yīng)的電子得失．

Answer 1

分析 Ⅰ、（1）根據(jù)該題要求：回收銅且不引進(jìn)新的雜質(zhì)判斷原料①，并寫出反應(yīng)的離子方程式；
（2）根據(jù)混合物的狀態(tài)確定實(shí)驗(yàn)操作，根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作確定實(shí)驗(yàn)儀器；
（3）固體成份是過(guò)量的鐵和置換出的銅；
（4）先判斷操作①后的固體成分，再根據(jù)流程圖知：操作①后的溶液中的溶質(zhì)與操作②后的溶液中的溶質(zhì)相同判斷原料②；
Ⅱ、①在氧化還原反應(yīng)中，得電子化合價(jià)降低的反應(yīng)物是氧化劑，失電子化合價(jià)升高的反應(yīng)物是還原劑；
②反應(yīng)中氧氣為氧化劑，銅為還原劑，根據(jù)O元素的化合價(jià)0→-2，和Cu元素的化合價(jià)0→+2，標(biāo)出電子的轉(zhuǎn)移方向和數(shù)目．

解答 解：Ⅰ、（1）根據(jù)題意知，該物質(zhì)能和銅離子反應(yīng)且不引進(jìn)新的雜質(zhì)離子，所以物質(zhì)為鐵，鐵與銅離子反應(yīng)的離子方程式為：Cu²⁺+Fe═Cu+Fe²⁺，
故答案為：Cu²⁺+Fe═Cu+Fe²⁺；
（2）操作②的分離是固體、液體分離，所以應(yīng)用過(guò)濾的方法，故用到的玻璃儀器有：a．燒杯b．漏斗c．玻璃棒，
故答案為：abc；
（3）操作①中加入過(guò)量的鐵才能使銅離子完全反應(yīng)Cu²⁺+Fe═Cu+Fe²⁺，所以所得固體的成分是鐵和銅，
故答案為：鐵、銅；
（4）操作①中加入過(guò)量的鐵才能使銅離子完全反應(yīng)，所以所得固體的成分是鐵和銅，分離鐵和銅且回收銅，所以加入某物質(zhì)與鐵反應(yīng)，與銅不反應(yīng)，且與鐵反應(yīng)后的物質(zhì)與操作①所得溶液中溶質(zhì)的成分一樣，加入的物質(zhì)為稀硫酸，
故答案為：稀硫酸；
Ⅱ、①2Cu+2H₂SO₄+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O反應(yīng)中，O₂得電子化合價(jià)降低（0→-2）是氧化劑，Cu失電子化合價(jià)升高（0→+2）是還原劑，
故答案為：O₂；Cu；
②2Cu+2H₂SO₄+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O反應(yīng)中氧氣為氧化劑，O元素的化合價(jià)0→-2，銅為還原劑，Cu元素的化合價(jià)0→+2，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為：4e^-，用雙線橋表示為：，故答案為：．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了金屬銅的回收方法、氧化還原反應(yīng)等知識(shí)，明確各個(gè)步驟中發(fā)生的變化、明確元素化合價(jià)是解本題關(guān)鍵，側(cè)重對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練，有利于培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)解答問(wèn)題的能力，題目難度中等．