Question

17．用廢舊黃銅（Cu、Zn合金，含少量Fe）制備膽礬晶體（CuSO₄•5H₂O）及副產物ZnO的流程為：

已知：①Zn及化合物性質與Al及化合物性質相似，pH＞11時Zn（OH）₂能溶于NaOH溶液生成[Zn（OH）₄]^2-．
②下表為幾種離子生成氫氧化物沉淀的pH（開始沉淀時金屬離子濃度為1.0mol•L^-1）．

	Fe3+	Fe2+	Zn2+
開始沉淀的pH	1.1	5.8
沉淀完全的pH	3.0	8.8	8.9

（1）往濾液A中加H₂O₂的作用是將 Fe²⁺氧化為Fe³⁺，該反應的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（2）調節(jié)pH=3～4的試劑X可以用AC：
A．ZnO     B．NaOH     C．Zn（OH）₂ D．ZnSO₄
調節(jié)pH=3～4的目的是使Fe³⁺轉化為Fe（OH）₃，達到除去Fe³⁺的目的．
（3）往濾液A中加的Y試劑可以是B：
A．ZnO     B．NaOH   C．Na₂CO₃D．ZnSO₄
（4）由不溶物生成溶液D的化學方程式為Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O．
（5）由溶液D制膽礬晶體包含的主要操作步驟是蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、抽濾、晾干．
（6）測定膽礬晶體純度（不含能與I^-反應的雜質）：準確稱取0.5000g膽礬晶體置于錐形瓶，加適量水溶解，再加過量KI，用0.1000mol•L^-1Na₂S₂O₃標準溶液滴定至終點，消耗Na₂S₂O₃標準溶液19.60mL，離子反應為：
2Cu²⁺+4I^-═2CuI（白色）↓+I₂，I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-
①膽礬晶體的純度為98.00%．
②若滴定前仰視、滴定后俯視滴定管讀數，所測純度將會偏低（填“偏高”、“偏低”或“不變”）．

Answer 1

分析 由實驗流程可知，Zn、Fe與硫酸反應，可知不溶物為Cu，Cu與過氧化氫、硫酸反應生成硫酸銅溶液，則D為硫酸銅溶液，蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶得到膽礬；濾液A中含硫酸亞鐵、硫酸鋅、硫酸，加過氧化氫可將亞鐵離子氧化，條件pH使鐵離子轉化為沉淀，可利用ZnO、Zn（OH）₂等促進鐵離子水解轉化為沉淀，濾液B主要含硫酸鋅，與堿反應生成氫氧化鋅，再加熱分解生成ZnO；A中加Y調節(jié)pH值大于11，故可以加入強堿，Zn（OH）₂能溶于NaOH溶液生成[Zn（OH）₄]^2-，類似與偏鋁酸根，加入酸，先生成氫氧化鋅沉淀，再加熱分解生成ZnO．
（1）酸性條件下過氧化氫具有氧化性，能氧化亞鐵離子生成鐵離子；
（2）調節(jié)溶液pH，降低溶液酸度，可以使鐵離子全部沉淀，從而除去；
（3）此過程需要調節(jié)pH值大于11，故可以加入強堿；pH＞11時Zn（OH）₂能溶于NaOH溶液生成[Zn（OH）₄]^2-，類似與偏鋁酸根，加入酸，先生成氫氧化鋅沉淀，繼續(xù)加入酸，沉淀溶解；
（4）酸性條件下Cu與過氧化氫發(fā)生氧化還原反應生成硫酸銅和水；
（5）依據從溶液中得到固體需要蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶以及抽濾等回答；
（6）①根據相關反應的方程式，可得到關系式2Na₂S₂O₃ ～2Cu²⁺，根據反應的關系式計算；
②滴定前仰視、滴定后俯視滴定管讀數，△V偏�。�

解答 解：（1）酸性條件下過氧化氫具有氧化性，能氧化亞鐵離子生成鐵離子，離子反應為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（2）調節(jié)溶液pH，降低溶液酸度，可以使鐵離子全部沉淀，加ZnO、Zn（OH）₂等促使Fe³⁺徹底水解生成 Fe（OH）₃沉淀而除去，調節(jié)pH=3～4的目的是使Fe³⁺轉化為Fe（OH）₃，達到除去Fe³⁺的目的，
故答案為：AC；使Fe³⁺轉化為Fe（OH）₃，達到除去Fe³⁺的目的；
（3）此過程需要調節(jié)pH值大于11，故可以加入強堿：NaOH，由于pH＞11時Zn（OH）₂能溶于NaOH溶液生成[Zn（OH）₄]^2-，類似與偏鋁酸根，加入酸，先生成氫氧化鋅沉淀，繼續(xù)加入酸，沉淀溶解，故答案為：B；
（4）因為雙氧水在酸性溶液中先把銅氧化成氧化銅，當然這是一個微弱的反應，形成一個平衡，但是形成的氧化銅馬上就會被稀硫酸溶解，平衡被打破，反應朝正方向進行，故而逐漸溶解，反應的化學方程式為：Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O，故答案為：Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O；
（5）從溶液中得到固體需要蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶以及抽濾等操作，故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶；
（6）①CuCl₂溶液與KI反應的離子方程式為：2Cu²⁺+4I^-═2CuI↓+I₂，且發(fā)生I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-，則可得關系式2Na₂S₂O₃ ～2Cu²⁺，
則n（CuSO₄•5H₂O）=n（Na₂S₂O₃）=0.100mol/L×19.60×10^-3L=1.96×10^-3mol，
m（CuSO₄•5H₂O）=1.96×10^-3mol×250g/mol=0.490g，
ω（CuSO₄•5H₂O）=$\frac{0.490g}{0.5000g}$×100%=98.00%，故答案為：98.00%；
②若滴定前仰視、滴定后俯視滴定管讀數，從而消耗Na₂S₂O₃標準溶液體積偏小，故測量純度偏低，故答案為：偏低．

點評 本題考查制備實驗方案的設計，為高頻考點，考查學生對綜合實驗處理能力，注意實驗方案的設計原理和步驟是解答的關鍵，平時注意打好扎實的基礎知識和靈活應用知識解決問題的能力培養(yǎng)，題目難度中等．