Question

資料顯示，在一定條件下磺胺鐵釩在Ph=0.5～2.5范圍內(nèi)均能穩(wěn)定存在，工業(yè)上用酸浸法制取硫酸銅的流程示意圖如下：

根據(jù)題意完成下列問題
（1）步驟（ⅱ）所加試劑起調(diào)節(jié)pH作用的離子是

 

（填離子符號）
（2）在步驟（ⅲ）發(fā)生的反應(yīng)中，加入少量的MnO₂的作用是

 

．
（3）步驟（ⅳ）出去雜質(zhì)的離子方程式可表示為

 

．
（4）實(shí)驗(yàn)室模擬酸式碳酸銅【Cu₂（OH）₂CO₃】的制備，向大試管中加入碳酸鈉溶液和硫酸銅溶液，水浴加熱至70℃左右，用0.4mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至8.5，振蕩、靜置、過濾、用熱水洗滌、烘干，得到堿式碳酸銅產(chǎn)品．根據(jù)上述堿式碳酸銅的制備方法，請完成下列問題：
①過濾后洗滌的目的是什么

 

；簡述如何洗滌沉淀

 

．
②若實(shí)驗(yàn)得到a g樣品（只含CuO雜質(zhì)）取此樣品加熱至分解完全后，得到bg固體，此樣品中堿式碳酸銅的分?jǐn)?shù)是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,銅金屬及其重要化合物的主要性質(zhì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）硫酸氫銨加入溶液中調(diào)節(jié)溶液PH是為了和i步驟中加入的過量硫酸反應(yīng)同時(shí)提高溶液PH利于除去鐵離子；銨根離子不反應(yīng)，所以是碳酸氫根離子；
（2）Fe²⁺具有還原性，可以被MnO₂在酸性條件下氧化成Fe³⁺；
（3）加入硫酸銨除去Fe³⁺雜質(zhì)；
（4）①洗滌可除去堿式碳酸銅表面的吸附的硫酸鈉；方法為沿著玻璃棒向漏斗中加蒸餾水至剛好浸沒沉淀，讓蒸餾水流盡后，重復(fù)2-3次即可；
②設(shè)堿式碳酸銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x，根據(jù)反應(yīng)Cu₂（OH）₂CO₃

△   .

2CuO+H₂O+CO₂↑，利用稱量法計(jì)算出列式計(jì)算出堿式碳酸銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

解答： 解：銅礦主要成分為堿式碳酸銅，還含有鐵元素的雜質(zhì)，加入過量的硫酸，Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄+3H₂O+CO₂↑，過濾，濾液中主要含有硫酸銅、和硫酸鐵、硫酸亞鐵，加入碳酸氫銨，能提高M(jìn)nSO₄的轉(zhuǎn)化率，使MnCO₃沉淀完全，調(diào)節(jié)PH1.5-2.0，加入稍過量的NH₄HCO₃溶液的pH不過低，H⁺可與MnCO₃，NH₄HCO₃反應(yīng)，加入少量的強(qiáng)氧化劑二氧化錳，可以和亞鐵離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，亞鐵離子被氧化為鐵離子，加入硫酸銨除去雜質(zhì)反應(yīng)為：3Fe³⁺+NH₄⁺+2SO₄^2-+6H₂O=NH₄Fe₃（SO₄）₂（OH）₆↓+6H⁺；，過濾，濾液為硫酸銅，通過結(jié)晶制取硫酸銅．
（1）題目要求調(diào)高PH，銨根離子顯酸性，碳酸氫根離子顯堿性，則起作用的離子是碳酸氫根離子，
故答案為：HCO₃^-；
（2）Fe²⁺具有還原性，可以被MnO₂在酸性條件下氧化成Fe³⁺，2mol Fe²⁺轉(zhuǎn)移電子2 mol氧化成Fe³⁺，1mol MnO₂轉(zhuǎn)移電子2 mol，反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+MnO₂+4H⁺=2Fe³⁺+Mn²⁺+2H₂O，以便在步驟（ⅳ）中形成沉淀，
故答案為：將溶液中的Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺；
（3）加入硫酸銨，硫酸銨和三價(jià)鐵離子形成沉淀，反應(yīng)為：3Fe³⁺+NH₄⁺+2SO₄^2-+6H₂O=NH₄Fe₃（SO₄）₂（OH）₆↓+6H⁺，
故答案為：3Fe³⁺+NH₄⁺+2SO₄^2-+6H₂O=NH₄Fe₃（SO₄）₂（OH）₆↓+6H⁺；
（4）①沉淀表面吸附溶液中的Na⁺和SO₄^2-；對濾渣進(jìn)行洗滌，過濾后，向漏斗緩緩中加入適量蒸餾水，使液面剛好沒過濾渣，可以洗掉固體表面的殘液，靜置，待液體流下，重復(fù)操作2-3次，保證洗滌干凈，
故答案為：除去沉淀表面吸附的Na⁺和SO₄^2-；沿著玻璃棒向漏斗中加蒸餾水至剛好浸沒沉淀，讓蒸餾水流盡后，重復(fù)2-3次即可；
②堿式碳酸銅完全分解得到CuO，設(shè)樣品中堿式碳酸銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x，
依據(jù)堿式碳酸銅的方程式，Cu₂（OH）₂CO₃

△   .

2CuO+H₂O+CO₂↑ 質(zhì)量差△m
                       222                 18 44 （18+44）=62
                       ax                               （a-b）
可得

222

62

=

ax

a-b

，解得x=

111(a-b)

31a

，則此樣品中堿式碳酸銅的分?jǐn)?shù)是

111(a-b)

31a

×100%，
故答案為：

111(a-b)

31a

×100%；

點(diǎn)評：本題考查了工藝流程的分析判斷，主要考查了物質(zhì)的分離、提純的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾椋瑸楦呖汲Ｒ婎}型，注意把握題給信息，結(jié)合物質(zhì)的性質(zhì)的異同解答該題，題目難度中等．