Question

【題目】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物質(zhì)可選用_____（填字母）。

a．稀H2SO4 b．濃H2SO4/△ c．濃FeCl3溶液 d．濃HNO3

（2）I中加H2O2的離子方程式________________________________________。

（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)生的化學反應的離子方程式為________________________。

（5）V中加H2SO4調(diào)節(jié)pH=1是為了____________________________________________。

（6）V到VI的操作是_________________________________

（7）某同學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__________。如何改進___________________。

Answer 1

【答案】b2H+ +H2O2+2Fe2+=2H2O+2Fe3+中和過量的硫酸，調(diào)節(jié)溶液的pH，使Fe3+水解完全而沉淀不引入新的雜質(zhì)Fe3++3H2O=Fe（OH）3↓+3H+抑制Cu2+的水解蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾產(chǎn)生污染環(huán)境的二氧化硫，硫酸利用率低加熱，并在稀硫酸中通入氧氣

【解析】

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，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SO42-，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、稀硫酸不能溶解Cu，故不選a；b、濃H2SO4、加熱條件下可以溶解銅與鐵，故選b；c、濃FeCl3溶液可溶解鐵和銅，但會引入新的雜質(zhì)，故c不選；d、濃HNO3可溶解鐵和銅，但會引入新的雜質(zhì)，故d不選；因此，本題正確答案是：b；
（2）H2O2與Fe2+發(fā)生氧化還原反應，Fe2+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，離子反應為：2H+ +H2O2+2Fe2+=2H2O+2Fe3+；

（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)；

（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)生的化學反應的離子方程式為：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；

（6）從硫酸銅溶液中獲得硫酸銅晶體可以經(jīng)過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾的方法；
（7）Cu與濃硫酸反應過程中會產(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。