Question

【題目】粗CuO是將工業(yè)廢銅、廢銅合金等高溫焙燒而成的，雜質(zhì)主要是鐵的氧化物及泥沙。以粗CuO為原料制備膽礬的主要流程如下：

經(jīng)操作I得到粗膽礬，操作III得到精制膽礬。兩步操作相同，具體包括蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥等步驟。

已知：、、轉(zhuǎn)化為相應(yīng)氫氧化物時(shí)，開始沉淀和沉淀完全時(shí)的pH如下表：

開始沉淀時(shí)的pH	2.7	7.6	5.2
完全沉淀時(shí)的pH	3.7	9.6	6.4

（1）溶解、過(guò)濾需要用到玻璃棒，它的作用是________。

（2）寫出加入3% H2O2后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式_______。（原溶液顯酸性）。

（3）加稀氨水調(diào)節(jié)pH應(yīng)調(diào)至范圍______。下列物質(zhì)可用來(lái)替代稀氨水的是___。（填字母）

A．NaOH B．Cu(OH)2C．CuO D．NaHCO3

（4）操作III析出膽礬晶體后，溶液中還可能存在的溶質(zhì)為CuSO4、H2SO4、________________。

（5）某學(xué)生用操作III所得膽礬進(jìn)行“硫酸銅晶體結(jié)晶水含量”的測(cè)定，數(shù)據(jù)記錄如下表所示：

	第一次實(shí)驗(yàn)	第二次實(shí)驗(yàn)
坩堝質(zhì)量（g）	14.520	14.670
坩堝質(zhì)量晶體質(zhì)量（g）	17.020	18.350
第一次加熱、冷卻稱量（g）	16.070	16.989
第二次加熱、冷卻、稱量（g）	16.070	16.988

兩次都無(wú)須再做第三次加熱、冷卻、稱量，理由是______，該生此次實(shí)驗(yàn)的相對(duì)誤差為__%（保留1位小數(shù)），產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)誤差的原因可能是___（填字母）。

A．加熱前稱量時(shí)坩堝未完全干燥 B．該膽礬中含有受熱不分解的雜質(zhì)

C．加熱后坩堝放在干燥器中冷卻 D．玻璃棒上沾有的固體未刮入坩堝

Answer 1

【答案】攪拌、引流 2Fe2＋+H2O2+2H＋=2Fe3＋+2H2O 3.7~5.2 BC (NH4)2SO4或NH4HSO4 已達(dá)恒重 +4.2% AD

【解析】

由流程圖可知，粗氧化銅中加入硫酸溶解，得到硫酸銅、硫酸鐵以及硫酸亞鐵的混合液以及不溶雜質(zhì)，過(guò)濾，得到含有銅離子、鐵離子以及亞鐵離子的水溶液，向其中加入雙氧水，可以將亞鐵離子氧化為鐵離子，加稀氨水調(diào)節(jié)pH，讓鐵離子全部沉淀，過(guò)濾得到的濾液是硫酸銅溶液，加入硫酸蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥，可以得到膽礬晶體。

（1）溶解、過(guò)濾需要用到玻璃棒，它的作用是攪拌、引流，故答案為：攪拌、引流；

（2）由于亞鐵離子沉淀的pH較大，所以必須將其氧化成鐵離子沉淀，因此加入雙氧水的目的是氧化亞鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++ H2O2+ 2H+＝ 2Fe3+ +2H2O，故答案為：2Fe2++ H2O2+ 2H+＝ 2Fe3+ +2H2O；

（3）要得到膽礬，就必須除去溶液中的鐵離子，則根據(jù)沉淀時(shí)的pH值可知，調(diào)節(jié)溶液pH的目的是使Fe3+完全轉(zhuǎn)變成Fe(OH)3沉淀；鐵離子完全沉淀時(shí)的pH＝3.7，而銅離子開始沉淀時(shí)的pH＝5.2，所以溶液的pH應(yīng)調(diào)節(jié)到3.7～5.2之間，由于在調(diào)節(jié)pH的同時(shí)，不能引入雜質(zhì)，因此應(yīng)該選擇氧化銅或氫氧化銅來(lái)調(diào)節(jié)溶液的pH，故答案為：3.7～5.2；BC；

（4）操作III析出膽礬晶體后，溶液中還可能存在的溶質(zhì)為CuSO4、H2SO4、(NH4)2SO4或NH4HSO4，故答案為：(NH4)2SO4或NH4HSO4；

（5）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)兩次實(shí)驗(yàn)都已達(dá)恒重，故沒(méi)必要再進(jìn)行第三稱量；由表格數(shù)據(jù)可知坩堝質(zhì)量為 =14.595g，實(shí)驗(yàn)1所得晶體質(zhì)量為（17.02-14.595）g=2.425g，水的質(zhì)量為（17.02-16.07）g=0.95g，水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為=0.3917，實(shí)驗(yàn)2所得晶體質(zhì)量為（18.35-14.595）g=3.755g，水的質(zhì)量為（18.35-16.99）g=1.36g，水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為=0.3622，兩次平均水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=0.3769，五水硫酸銅中水的理論質(zhì)量數(shù)為0.36，相對(duì)誤差=0.042；由計(jì)算可知產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)誤差是偏大，即水的質(zhì)量較多或剩余固體的質(zhì)量較少，其原因可能是

A．加熱前稱量時(shí)坩堝未完全干燥有了多余的水，故正確；

B．該膽礬中含有受熱不分解的雜質(zhì)會(huì)使結(jié)果偏低，故錯(cuò)誤；

C．加熱后坩堝放在干燥器中冷卻，不會(huì)帶來(lái)誤差，故錯(cuò)誤；

D．玻璃棒上沾有的固體未刮入坩堝，有一部分固體沒(méi)有得到稱量，相當(dāng)于剩余的固體質(zhì)量減小，故正確；

AD正確，故答案為：已達(dá)恒重；+4.2%；AD。