Question

粗CuO是将工业废铜、废铜合金等高温焙烧而成的，杂质主要是铁的氧化物及泥沙．以粗CuO为原料制备胆矾的主要流程如下：

已知Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺转化为相应氢氧化物时，开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表：

	Fe3+	Fe2+	Cu2+
开始沉淀时的pH	2.7	7.6	5.2
完全沉淀时的pH	3.7	9.6	6.4

（1）加入3% H₂O₂之前必须进行操作Ⅱ，操作Ⅱ的名称是

 

；
H₂O₂参加反应的离子方程式为

 

．
（2）加稀氨水调节pH的目的是

 

，pH应调至

 

范围．
下列物质可用来替代稀氨水的是

 

①NaOH   ②Fe₂O₃  ③CuO    ④Na₂CO₃
（3）经操作Ⅰ得到粗胆矾，操作Ⅲ得到精致胆矾．两步操作相同，具体包括

 

、

 

、过滤、

 

、干燥等步骤．

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：以粗CuO为原料制备胆矾的主要流程：将粗铜溶解，过滤，得到难溶物质：氧化铜、铁的氧化物等；加入硫酸溶解，得到硫酸铜、硫酸铁以及硫酸亚铁的混合液以及不容杂质，过滤，得到含有铜离子、铁离子以及亚铁离子的水溶液，向其中加入双氧水，可以将亚铁离子氧化为铁离子，加稀氨水调节pH，
，让铁离子全部沉淀，过滤得到的滤液是硫酸铜溶液，加入硫酸蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，可以得到胆矾晶体．
（1）过氧化氢不稳定，受热易分解，Fe²⁺可被过氧化氢氧化为Fe³⁺，据此回答；
（2）调节溶液的pH目的是使铁离子全部沉淀，铜离子不沉淀，依据图表数据分析可知pH应为：3.7～5.2；
（3）根据溶液得到晶体的方法：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，洗涤、干燥．

解答： 解：以粗CuO为原料制备胆矾的主要流程：将粗铜溶解，过滤，得到难溶物质：氧化铜、铁的氧化物等；加入硫酸溶解，得到硫酸铜、硫酸铁以及硫酸亚铁的混合液以及不容杂质，过滤，得到含有铜离子、铁离子以及亚铁离子的水溶液，向其中加入双氧水，可以将亚铁离子氧化为铁离子，加稀氨水调节pH，
，让铁离子全部沉淀，过滤得到的滤液是硫酸铜溶液，加入硫酸蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，可以得到胆矾晶体．
（1）过氧化氢不稳定，受热易分解，故加入过氧化氢前需使溶液冷却，Fe²⁺可被过氧化氢氧化为Fe³⁺，反应的离子方程式为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，故答案为：使溶液冷却（防止H₂O₂分解）；2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（2）向溶液中加入氨水，调节溶液的pH目的是使铁离子全部沉淀，铜离子不沉淀，依据图表数据分析可知pH应为：3.7～5.2，且尽量不引入新的杂质，则可用氢氧化铜、氧化铁或碳酸铜代替，不能够用氢氧化钠或碳酸钠，易引入杂质，
故答案为：使Fe³⁺完全转变成Fe（OH）₃沉淀；3.7～5.2；②③；
（3）操作Ⅰ得到粗胆矾，操作Ⅲ得到精致胆矾，两步操作包括．蒸发浓缩、降温结晶、过滤，洗涤、干燥，故答案为：蒸发浓缩；降温结晶；洗涤．

点评：本题考查物质的制备实验方案的设计，侧重于学生的分析能力、实验能力和计算能力的考查，为高考常见题型，注意根据流程图把握实验的原理和操作方法，难度不大．