Question

利用废铁丝、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

 

．
（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被还原．还原剂是

 

，该反应的化学方程式是

 

．
（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，这样操作的目的是

 

；
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

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,制备实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）金属铁表面的铁锈可以和硫酸之间反应，据此回答；
（2）有机物中含有碳元素，根据有机物燃烧可以得到碳单质或是一氧化碳具有还原性，可以和氧化铜之间反应来回答；
（3）①双氧水受热易分解；
②金属铜、双氧水在酸性环境下可以发生反应，氧化铜可以和酸反应得到盐和水；
（4）硫酸铜溶液蒸发浓缩、冷却结晶可以得到硫酸铜晶体；
（5）金属铜可以和浓硫酸在加热的条件下发生反应得到硫酸铜、水以及二氧化硫．

解答： 解：废铁丝、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的生产流程：将金属铁投入硫酸铜中，可以置换出金属铜，金属铜可以和氧气在灼烧下发生反应生成氧化铜（废铜中含有的有机物质含有碳元素，灼烧会产生碳单质或是CO，具有还原性，可以和氧化铜在加热下发生反应，得到金属铜），氧化铜可以和硫酸反应得到硫酸铜溶液．
（1）除铁丝在投入硫酸铜废液前需用稀H₂SO₄进行处理，目的是出去铁锈，发生的反应可能有：Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O，2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺，Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑，故答案为：去铁丝表面的氧化物；Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O，2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺，Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑；
（2）废铜中含有的有机物质含有碳元素，灼烧会产生碳单质或是CO，具有还原性，可以和氧化铜在加热下发生反应，得到金属铜，2CuO+C

高温  .

2Cu+CO₂↑或CuO+CO

高温  .

Cu+CO₂，故答案为：C或CO；2CuO+C

高温  .

2Cu+CO₂↑或CuO+CO

高温  .

Cu+CO₂；
（3）①反应时温度必须控制在50～60℃，温度不宜过高，防止双氧水分解，故答案为：防止双氧水分解；
②金属铜、双氧水在硫酸酸性环境下可以发生反应得到硫酸铜，氧化铜可以和硫酸反应得到硫酸铜溶液，即CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O，Cu+H₂O₂+H₂SO₄═CuSO₄+2H₂O，故答案为：CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O，Cu+H₂O₂+H₂SO₄═CuSO₄+2H₂O；
（4）硫酸铜溶液蒸发浓缩、冷却结晶可以得到硫酸铜晶体，故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶；
（5）金属铜可以和浓硫酸在加热的条件下发生反应得到硫酸铜、水以及二氧化硫，①Cu+2H₂SO₄（浓硫酸）

△   .

CuSO₄+2H₂O+SO₂↑，②2Cu+O₂+2H₂SO₄

△   .

2CuSO₄+2H₂O，生成等量的硫酸铜晶体方法①所消耗的硫酸更多，且会产生污染大气的气体SO₂，故答案为：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．

点评：本题是一道物质的分离和提纯的实验方案设计题，考查学生分析和解决问题的能力，难度中等．