Question

某校化學小組的同學將一批廢棄的線路板簡單處理后，得到Cu、Al、Fe及少量Au、Pt等金屬的混合物，并設計了如下制備強酸銅和硫酸鋁晶體的方案：

回答下列問題：
（1）第②步加入H₂O₂是為了除云Fe²⁺，該反應的離子方程式為_________；
（2）濾渣2的主要成分是Fe(OH)₃和Al(OH)₃。由濾渣2制取Al₂(SO₄)₃·18H₂O實驗過程的最后步驟是__________________。
（3）用第③步所得CuSO₄·5H₂O可制得Cu(OH)₂。化學活動小組為探究Cu(OH)₂受熱分解產物及產物性質，設計如下實驗過程：取0.98g Cu(OH)₂固體加熱，有銅的氧化物生成，其質量隨溫度變化如圖所示，產物A、B的化學式分別為____和Cu₂O。通過以上實驗和圖像可以得出如下結論：高溫時B______（填“較穩定”或“不穩定”）。

活動小組同學還進行了如下實驗：
①甲同學用下列裝置進行實驗（夾持裝置末畫出），最終得出的結論是加熱時A可將NH₃氧化為N₂，A被還原為單質Cu，支持甲同學結論的現象是______；

②乙同學用下列實驗裝置進行實驗，實驗中觀察到混合粉末最終變成紅色物質，同時生成一種無色、有刺激性氣味的氣體，該氣體化學式為_______；有人認為乙同學的實驗裝置中在裝B物質的試管與燒杯之間需加一個防倒吸裝置，你認為是否有必要_____，若有必要請簡述原因并加以改進____________。

Answer 1

（15分）（1）2Fe^2＋＋H₂O₂＋4OH^－＝2Fe(OH)₃（2分）
（2）過濾、洗滌、干燥（2分，只答對一個不得分，對2各得1分）（3）CuO（2分）；較穩定（2分）
①硬質玻璃管中黑色固體變成紅色，燒杯中導管口部分產生氣泡，有無色、無味氣體生成（2分）
②SO₂（2分）；需要（1分）；實驗中因為反應產生SO₂氣體易于NaOH溶液反應，會使體系內壓強急劇減小造成倒吸（1分）。在導管末端連接一倒置得漏斗（1分），漏斗邊緣剛剛沒于液面下（1分）；（或導管末端連接一干燥管，在干燥管得尖嘴部分插于液面下；氣體合理答案也得分）

解析試題分析：（1）亞鐵離子具有還原性，雙氧水具有氧化性，在堿性條件下，將亞鐵離子氧化生成氫氧化鐵而除去，反應得離子方程式是2Fe^2＋＋H₂O₂＋4OH^－＝2Fe(OH)₃。
（2）氫氧化鋁是兩性氫氧化物，所以由氫氧化鐵和氫氧化鋁制備硫酸鋁的主要操作是：濾渣2溶解在氫氧化鈉溶液，過濾得到氫氧化鐵固體，然后向濾液中進入適量的稀硫酸生成硫酸鋁，然后蒸發濃縮、冷卻結晶即可，所以實驗過程的最后步驟是過濾、洗滌、干燥。
（3）A固體的質量是0.80g，因此在加熱過程中固體減少0.98g－0.80g＝0.18g。由于0.98g氫氧化銅中水的質量是×18g/mol＝0.18g，這說明A固體恰好是氧化銅，化學式是CuO。氧化銅繼續加熱又生成氧化亞銅，這說明在高溫下，氧化亞銅比氧化銅較穩定。
①氧化銅可將NH₃氧化為N₂，同時氧化銅被還原為單質Cu，所以支持甲同學結論的現象是硬質玻璃管中黑色固體變成紅色，燒杯中導管口部分產生氣泡，有無色、無味氣體生成。
②由于該氣體是無色、有刺激性氣味的氣體，所以根據物質的組成元素可知，該氣體是SO₂。由于實驗中因為反應產生SO₂氣體易于NaOH溶液反應，會使體系內壓強急劇減小造成倒吸，所以在導管末端連接一倒置的漏斗，漏斗邊緣剛剛沒于液面下以防止倒吸，所以是有必要的。
考點：考查氧化還原反應方程式、物質的制備于分離；氫氧化銅分解產物以及銅的氧化物穩定性判斷；氧化銅、SO₂的性質、倒吸裝置的選擇等