Question

利用废的生铁丝（表面有铁锈）、硫酸铜废液(含硫酸亚铁)和被有机物污染的废铜粉制备硫酸铜晶体。生产过程如下图：

试回答下列问题：
(1)铁丝在投入硫酸铜废液前需用稀H₂SO₄进行处理，其目的是__________________，可能发生反应的离子方程式有Fe＋2H^＋=Fe^2＋＋H₂↑、_____________________、__________________。
(2)废铜粉与还原所得铜粉混合灼烧，检验发现灼烧后得到的是CuO和少量Cu的混合物。原因是：
①灼烧不充分Cu未被完全氧化。
②CuO未被还原。还原剂是_______________。
(3)为了使灼烧后的混合物充分酸溶，在加入稀H₂SO₄的同时，也加入适量的H₂O₂溶液，并控温在50～60℃，持续反应1h。请回答下列问题：
①反应时温度必须控制在50～60℃，温度不宜过高，这样操作的目的_____；
②写出反应的化学方程式：_____________、________________________________。
(4)由硫酸铜溶液得到硫酸铜晶体的实验操作为________________________。
(5)直接向灼烧后的混合物中加入浓硫酸并加热进行酸溶，也可达到充分酸溶的目的，但实际操作中较少使用，原因可能是_________________。

Answer 1

(1)除去铁丝表面的氧化物（2分）Fe₂O₃＋6H^＋=2Fe^3＋＋3H₂O,2Fe^3＋＋Fe=3Fe^2＋，（各3分）
(2)C或CO（2分）(3)①防止双氧水分解（2分）②CuO＋H₂SO₄=CuSO₄＋H₂O，（3分）
Cu＋H₂O₂＋H₂SO₄=CuSO₄＋2H₂O（3分）(4)蒸发浓缩、冷却结晶（2分）
(5)生成等量的硫酸铜晶体所消耗的硫酸更多，且会产生污染大气的气体SO₂（2分）

试题分析：铁丝在投入硫酸铜废液前需用稀H₂SO₄进行处理，是为了除去铁丝表面的氧化物发生反应的离子反应有Fe＋2H^＋=Fe^2＋＋H₂↑、Fe₂O₃＋6H^＋=2Fe^3＋＋3H₂O,2Fe^3＋＋Fe=3Fe^2＋，废铜粉与还原所得铜粉混合灼烧，检验发现灼烧后得到的是CuO和少量Cu的混合物。原因是：①灼烧不充分Cu未被完全氧化。②CuO未被充分还原。所用还原剂应该是C、CO。(3)为了使灼烧后的混合物充分酸溶，在加入稀H₂SO₄的同时，也加入适量的H₂O₂溶液，并控温在50～60℃，持续反应1h。反应时温度必须控制在50～60℃，温度不宜过高是为了防止高温时双氧水分解，发生的反应为：CuO＋H₂SO₄=CuSO₄＋H₂O，Cu＋H₂O₂＋H₂SO₄=CuSO₄＋2H₂O(4)硫酸铜为强酸弱碱盐，由于硫酸没有挥发性，所以将溶液蒸发浓缩后，利用硫酸铜的溶解度受温度的影响变化较大。随温度的升高而增大，随温度的降低而减小。用冷却结晶法使其析出。(5)若采用直接向灼烧后的混合物中加入浓硫酸并加热进行酸溶，得到硫酸铜，因为发生反应Cu+2H₂SO₄(浓)=CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，由于一部分硫酸反应生成了二氧化硫气体污染大气，所以比稀硫酸与氧化铜反应消耗的硫酸多，故在实际操作中较少。