Question

【题目】胆矾是一种常见的化合物，工业上它也是一种制取其它含铜化合物的原料。现有废铜（主要杂质为Fe）来制备胆矾。有人设计了如下流程：

pH值控制可参考下列数据

物 质	开始沉淀时的pH值	完全沉淀时的pH值
氢氧化铁	2.7	3.7
氢氧化亚铁	7.6	9.6
氢氧化铜	5.2	6.4

请根据上述流程回答下列问题：

（1）A物质可选用_____（填字母）。

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

（2）I中加H2O2的离子方程式________________________________________。

（3）II中加Cu2（OH）2CO3的目的是________________________；其优点是__________。

（4）III加热煮沸时发生的化学反应的离子方程式为________________________。

（5）V中加H2SO4调节pH=1是为了____________________________________________。

（6）V到VI的操作是_________________________________

（7）某同学认为上述流程中所加的A物质并不理想，需作改进，其理由是__________。如何改进___________________。

Answer 1

【答案】b2H+ +H2O2+2Fe2+=2H2O+2Fe3+中和过量的硫酸，调节溶液的pH，使Fe3+水解完全而沉淀不引入新的杂质Fe3++3H2O=Fe（OH）3↓+3H+抑制Cu2+的水解蒸发浓缩，冷却结晶，过滤产生污染环境的二氧化硫，硫酸利用率低加热，并在稀硫酸中通入氧气

【解析】

废铜（主要杂质为Fe）来制备胆矾的流程：将金属全部溶解，再将存在的亚铁离子氧化为铁离子，再结合Cu2+开始沉淀时的pH值，可以Fe最终转化为Fe（OH）3更容易除去，保证铜离子不会沉淀，不能引进杂质离子，加入H2O2，目的是将二价铁转化为三价铁，在III中调节溶液pH值，在这个过程中加了Cu2（OH）2CO3，目的应是调节溶液的酸碱性，所以这里加Cu2（OH）2CO3中和过量的硫酸，控制好溶液的pH值为3.7，刚好此时溶液中三价铁正全转化为Fe（OH）3．当三价铁沉淀完全后，再进行过滤，滤液中剩余的阳离子主要有Cu2+，阴离子有SO42-，再加硫酸，调节溶液pH值=1，目的是抑制Cu2+的水解，再分别进行蒸发、冷却、结晶后，最终得到产品胆矾．

（1）a、稀硫酸不能溶解Cu，故不选a；b、浓H2SO4、加热条件下可以溶解铜与铁，故选b；c、浓FeCl3溶液可溶解铁和铜，但会引入新的杂质，故c不选；d、浓HNO3可溶解铁和铜，但会引入新的杂质，故d不选；因此，本题正确答案是：b；
（2）H2O2与Fe2+发生氧化还原反应，Fe2+被氧化为Fe3+后，调节pH，更容易除去，所以Ⅰ中加H2O2的目的将亚铁离子氧化为铁离子，离子反应为：2H+ +H2O2+2Fe2+=2H2O+2Fe3+；

（3）在III中调节溶液pH值，在这个过程中加了Cu2（OH）2CO3，这里加Cu2（OH）2CO3中和过量的硫酸，控制好溶液的pH值为3.7，刚好此时溶液中三价铁正全转化为Fe（OH）3，并且不引入新的杂质；

（4）Ⅲ加热煮沸时，促进铁离子水解，可以得到氢氧化铁沉淀，发生的化学反应的离子方程式为：Fe3++3H2O Fe（OH）3↓+3H+；

（5）V中加H2SO4调节pH=1是为了抑制Cu2+的水解；

（6）从硫酸铜溶液中获得硫酸铜晶体可以经过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤的方法；
（7）Cu与浓硫酸反应过程中会产生SO2，会对污染环境，这样会使硫酸的利用率低，所以可以向稀硫酸中不断通氧气（或者加H2O2）并加热。