Question

【題目】某金屬冶煉廠在生產過程中產生了一定量的含銅廢料。化學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目；

②在通入空氣并加熱的條件下，銅可與稀硫酸反應轉化為硫酸銅，反應的化學方程式：2Cu+2H2SO4+O22CuSO4+2H2O。

【回答問題】

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

(2)藍色溶液B中的溶質是___________(填化學式)。

(3)寫出步驟Ⅲ中發生反應的化學方程式__________________________________。

(4)銅制品在空氣中會發生銹蝕[銅銹的主要成分是Cu2(OH)2CO3]．根據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)兩個實驗即可達到實驗目的。

【拓展研究】

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

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

①請計算出空氣中氧氣含量__________(計算結果保留一位小數)。

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。

【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生成硫酸銅，故藍色溶液的溶質是CuSO4，向藍色溶液中加入過量的鐵粉發現有氣泡冒出，說明藍色溶液中有過量的硫酸，故溶質為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形成氫氣和硫酸亞鐵，反應方程式為：Fe+ H2SO4 == FeSO4 + H2↑；

（4）Cu2(OH)2CO3中含有銅元素、氫元素、碳元素、氧元素，根據質量守恒定律，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、二氧化碳和水反應生成銅綠，若將鐵換成銅進行實驗，不能比較準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。