Question

實驗室利用廢銅合金（含少量鐵和鋁）來制取硫酸銅晶體（CuSO₄?xH₂O）方案如圖：

金屬離子生成氫氧化物沉淀的PH可參考下列數(shù)據(jù)：

	Fe3+	Fe2+	Cu2+	Al3+
開始沉淀時pH	2.2	7.5	5.2	3.7
完全沉淀時pH	3.2	9.0	6.7	4.7

請回答：
（1）寫出加入混酸后，合金中銅溶解的離子方程式

 

（2）若溶解合金時加入的混酸由2L 3mol/L硫酸和1L 2mol/L硝酸混合而成，則反應(yīng)后生成標準狀況下NO的體積最多為

 

L
（3）加入H₂O₂的目的是

 

（4）為保證產(chǎn)品的純度，M物質(zhì)最好選用

 

（填字母），調(diào)節(jié)pH的范圍為

 

a．Cu（OH）₂   b．H₂SO₄    c．NH₃?H₂O    d．Na₂CO₃
（5）濾液D中加入硫酸的目的為

 

（6）從溶液E制得CuSO₄?xH₂O晶體所需要的步驟為

 

、

 

過濾、干燥．
（7）要測定所得硫酸銅晶體I（CuSO₄?xH₂O）．中%的值，下列說法不正確的是

 

（填字母）
a．稱量操作至少要進行4次
b．需將坩堝放在石棉網(wǎng)上進行加熱
c．加熱后，將坩堝放在石棉網(wǎng)上冷卻，會使所測X的值偏�。�

Answer 1

考點：銅金屬及其重要化合物的主要性質(zhì),難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專題：電離平衡與溶液的pH專題,幾種重要的金屬及其化合物

分析：流程分析：向廢銅合金中加入稀硫酸和硝酸的混酸，銅鐵鋁均轉(zhuǎn)化成對應(yīng)硫酸鹽（因有剩余金屬，鐵應(yīng)變成了亞鐵離子，硝酸根離子完全反應(yīng)），在濾液A中加入雙氧水把將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，在濾液B中加入氧化銅或氫氧化銅，調(diào)節(jié)溶液的PH，使Fe³⁺和Al³⁺完全沉淀下來，過濾后得濾液D為硫酸銅溶液，加硫酸酸化然后經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶等步驟得到晶體．
（1）銅只和稀硝酸反應(yīng)，與稀硫酸不反應(yīng)；
（2）根據(jù)混酸中L硫酸和硝酸量求出n（H⁺）和n（NO₃^-）的量，根據(jù)方程式3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O可知氫離子過量，硝酸根完全反應(yīng)，則最多生成NO的物質(zhì)的量等于硝酸的物質(zhì)的量，然后求NO的體積；
（3）加入H₂O₂的目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，為把鐵完全沉淀做準備，而且不引入新的雜質(zhì)；
（4）M物質(zhì)最好選用 Cu（OH）₂，因為不但能增大pH，而且能保證產(chǎn)品的純度，H₂SO₄不反應(yīng)，NH₃?H₂O 和Na₂CO₃會引入新的雜質(zhì)；根據(jù)圖表分析，調(diào)節(jié)pH的范圍為：4.7≤pH＜5.2，保證Fe³⁺、Al³⁺完全沉淀，而Cu²⁺不沉淀；
（5）加入硫酸的目的為抑制Cu²⁺的水解；
（6）從硫酸銅溶液制得CuSO₄?xH₂O晶體所需要的步驟為：加熱蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥；
（7）a．稱量操作至少要進行4次，包括加熱前稱量坩堝的質(zhì)量、坩堝和晶體的總質(zhì)量，加熱后稱量、再加熱再稱量直至質(zhì)量不再減少為止．b．坩堝可直接加熱，不放在石棉網(wǎng)上．c．加熱后，將坩堝放在石棉網(wǎng)上冷卻，會使固體吸水而質(zhì)量增加，所測X的值偏小．

解答： 解：向廢銅合金中加入稀硫酸和硝酸的混酸，銅鐵鋁均轉(zhuǎn)化成對應(yīng)硫酸鹽（因有剩余金屬，鐵應(yīng)變成了亞鐵離子，硝酸根離子完全反應(yīng)），在濾液A中加入雙氧水把將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，在濾液B中加入氧化銅或氫氧化銅，調(diào)節(jié)溶液的PH，使Fe³⁺和Al³⁺完全沉淀下來，過濾后得濾液D為硫酸銅溶液，加硫酸酸化然后經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶等步驟得到晶體．
（1）銅只和稀硝酸反應(yīng)，與稀硫酸不反應(yīng)；故加入混酸后，合金中銅溶解的離子方程式為：3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，
故答案為：3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（2）若溶解合金時加入的混酸由2L 3mol/L硫酸和1L 2mol/L硝酸混合而成，則
n（H+）=2L×3mol/L×2+1L×2mol/L=14mol；
n（NO₃^-）=1L×2mol/L=2 mol；
根據(jù)方程式3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O可知：2 molNO₃^-最多能消耗H⁺=8mol，說明氫離子過量，硝酸根完全反應(yīng)，則最多生成NO的物質(zhì)的量等于硝酸根的物質(zhì)的量，為2 mol，標準狀況下NO的體積最多為2 mol×22.4L/mol=44.8L，
故答案為：44.8；
（3）加入H₂O₂的目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，為把鐵完全沉淀做準備，故答案為：將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；
（4）M物質(zhì)最好選用 Cu（OH）₂，因為不但能增大pH，而且能保證產(chǎn)品的純度，但H₂SO₄不反應(yīng)，NH₃?H₂O 和Na₂CO₃會引入新的雜質(zhì)，故不適合；根據(jù)圖表分析，pH的范圍應(yīng)保證Fe³⁺、Al³⁺完全沉淀，而Cu²⁺不沉淀，故需調(diào)節(jié)pH的范圍為：4.7≤pH＜5.2，
故答案為：a；4.7≤pH＜5.2；
（5）Cu²⁺會水解，加熱能促進水解，加入硫酸的目的為 抑制Cu²⁺的水解抑制Cu²⁺的水解，故答案為：抑制Cu²⁺的水解；
（6）從硫酸銅溶液制得CuSO₄?xH₂O晶體所需要的步驟為：加熱蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥，
故答案為：加熱蒸發(fā)；冷卻結(jié)晶；
（7）a．稱量操作至少要進行4次，包括加熱前稱量坩堝的質(zhì)量、坩堝和晶體的總質(zhì)量，加熱后稱量、再加熱再稱量直至質(zhì)量不再減少為止，故a正確；
b．坩堝可直接加熱，不放在石棉網(wǎng)上，故b錯誤；
c．加熱后，將坩堝放在石棉網(wǎng)上冷卻，會使固體吸水而質(zhì)量增加，所測X的值偏小，故c正確，
故答案為：b．

點評：本題考查了物質(zhì)的制備、分離、提純、含量測定、鹽類水解、過量計算、反應(yīng)規(guī)律等，綜合性較強．