Question

膽礬是一種常見的化合物，工業(yè)上它也是一種制取其它含銅化合物的原料，現(xiàn)有廢銅（主要雜質(zhì)為Fe）來制備膽礬．有人設(shè)計了如下流程：

pH值控制可參考下列數(shù)據(jù)

物質(zhì)	開始沉淀時的pH值	完全沉淀時的pH值
氫氧化鐵	2.7	3.7
氫氧化亞鐵	7.6	9.6
氫氧化銅	5.2	6.4

請根據(jù)上述流程回答下列問題：
（1）A可選用

 

（填字母）
a．稀H₂SO₄    b．濃H₂SO₄、加熱    c．濃FeCl₃溶液    d．濃HNO₃
（2）Ⅰ中加H₂O₂的目的

 

．
（3）Ⅱ中加Cu₂（OH）₂CO₃的目的是

 

，其優(yōu)點是

 

．
（4）Ⅲ加熱煮沸時發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的離子方程式為

 

．
（5）V中加H₂SO₄調(diào)節(jié)pH=1是為了

 

，某工程師認為上述流程中所加的A物質(zhì)并不理想，需作改進，其理由是

 

，若你是工程師，將對所加的A物質(zhì)作何改進？請?zhí)岢鼋ㄗh

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,制備實驗方案的設(shè)計

專題：實驗設(shè)計題

分析：廢銅（主要雜質(zhì)為Fe）來制備膽礬的流程：將金屬全部溶解，再將存在的亞鐵離子氧化為鐵離子，再結(jié)合Cu²⁺開始沉淀時的pH值，F(xiàn)e轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃更容易除去．加入H₂O₂，目的是將二價鐵轉(zhuǎn)化為三價鐵，在III中調(diào)節(jié)溶液pH值，在這個過程中加了Cu₂（OH）₂CO₃，目的應(yīng)是調(diào)節(jié)溶液的酸堿性，所以這里加Cu₂（OH）₂CO₃中和過量的硫酸，控制好溶液的pH值為3.7，剛好此時溶液中三價鐵正全轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃．當三價鐵沉淀完全后，再進行過濾，濾液中剩余的陽離子主要有Cu²⁺，陰離子有SO₄^2-，再加硫酸，調(diào)節(jié)溶液pH值=1，目的是抑制Cu²⁺的水解，再分別進行蒸發(fā)、冷卻、結(jié)晶后，最終得到產(chǎn)品膽礬．

解答： 解：廢銅（主要雜質(zhì)為Fe）來制備膽礬的流程：將金屬全部溶解，再將存在的亞鐵離子氧化為鐵離子，再結(jié)合Cu²⁺開始沉淀時的pH值，可以Fe最終轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃更容易除去，保證銅離子不會沉淀，不能引進雜質(zhì)離子，加入H₂O₂，目的是將二價鐵轉(zhuǎn)化為三價鐵，在III中調(diào)節(jié)溶液pH值，在這個過程中加了Cu₂（OH）₂CO₃，目的應(yīng)是調(diào)節(jié)溶液的酸堿性，所以這里加Cu₂（OH）₂CO₃中和過量的硫酸，控制好溶液的pH值為3.7，剛好此時溶液中三價鐵正全轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃．當三價鐵沉淀完全后，再進行過濾，濾液中剩余的陽離子主要有Cu²⁺，陰離子有SO₄^2-，再加硫酸，調(diào)節(jié)溶液pH值=1，目的是抑制Cu²⁺的水解，再分別進行蒸發(fā)、冷卻、結(jié)晶后，最終得到產(chǎn)品膽礬．
（1）A可選用濃H₂SO₄、加熱，稀硫酸不能溶解Cu，而濃FeCl₃溶液、濃HNO₃會引入雜質(zhì)，故答案為：b；
（2）H₂O₂與Fe²⁺發(fā)生氧化還原反應(yīng)，F(xiàn)e²⁺被氧化為Fe³⁺后，調(diào)節(jié)pH，更容易除去，所以Ⅰ中加H₂O₂的目的將亞鐵離子氧化為鐵離子，故答案為：將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；
（3）在III中調(diào)節(jié)溶液pH值，在這個過程中加了Cu₂（OH）₂CO₃，這里加Cu₂（OH）₂CO₃中和過量的硫酸，控制好溶液的pH值為3.7，剛好此時溶液中三價鐵正全轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃，并且不引入新的雜質(zhì)，故答案為：除去過量的硫酸；不引入新的雜質(zhì)；
（4）Ⅲ加熱煮沸時，促進鐵離子水解，可以得到氫氧化鐵沉淀，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的離子方程式為：Fe³⁺+3H₂O

△   .

Fe（OH）₃↓+3H⁺，故答案為：Fe³⁺+3H₂O

△   .

Fe（OH）₃↓+3H⁺；
（5）V中加H₂SO₄調(diào)節(jié)pH=1是為了抑制Cu²⁺的水解，但是Cu與濃硫酸反應(yīng)過程中會產(chǎn)生SO₂，會對污染環(huán)境，這樣會使硫酸的利用率低，所以可以向稀硫酸中不斷通氧氣（或者加H₂O₂）并加熱，故答案為：抑制Cu²⁺的水解；會產(chǎn)生SO₂，會對污染環(huán)境，硫酸的利用率低；可以向稀硫酸中不斷通氧氣（或者加H₂O₂）并加熱．

點評：本題是一道實驗方案的設(shè)計題，考查學(xué)生物質(zhì)的制備、除雜等方面的綜合知識，注意知識的靈活應(yīng)用是關(guān)鍵，難度中等．