Question

17．廢棄物的綜合利用既有利于節(jié)約資源，又有利于保護(hù)環(huán)境．實(shí)驗(yàn)室利用廢舊黃銅（Cu、Zn合金，含少量雜質(zhì)Fe）制備膽礬晶體（CuSO₄•5H₂O）及副產(chǎn)物ZnO．制備流程圖如下：

已知：Zn及化合物的性質(zhì)與Al及化合物的性質(zhì)相似，pH＞11時(shí)Zn（OH）₂能溶于NaOH溶液生成[Zn（OH）₄]^2-下表列出了幾種離子生成氫氧化物沉淀的pH（開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0mol•L^-1計(jì)算）．

	Fe3+	Fe2+	Zn2+
開始沉淀的pH	1.1	5.8	5.9
沉淀完全的pH	3.0	8.8	8.9

請(qǐng)回答下列問題：
（1）加入ZnO調(diào)節(jié)pH=a的目的是使溶液中的Fe³⁺完全沉淀，Zn²⁺不被沉淀，a的范圍是3.0≤a＜5.9．
（2）由不溶物E生成溶液D的化學(xué)方程式為2Cu+O₂+2H₂SO₄=2CuSO₄+2H₂O．
（3）濾液A中加入H₂O₂反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（4）由溶液D制膽礬晶體包含的主要操作步驟是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾．
（5）下列試劑可作為Y試劑的是B．
A．ZnO   B．NaOH    C．Na₂CO₃D．ZnSO₄
若在濾液C中逐滴加入鹽酸直到過量，則產(chǎn)生的現(xiàn)象是先產(chǎn)生白色沉淀后沉淀溶解．

Answer 1

分析 廢舊黃銅（Cu、Zn合金，含少量雜質(zhì)Fe）制備膽礬晶體（CuSO₄•5H₂O）及副產(chǎn)物ZnO，廢舊黃銅加入過量稀硫酸過濾得到不溶物E為Cu，濾液A為硫酸亞鐵、硫酸鋅，濾液A中加入過氧化氫氧化劑氧化亞鐵離子為鐵離子，加入氧化鋅調(diào)節(jié)溶液PH3.0--5.9鐵離子全部沉淀，鋅離子不沉淀，過濾得到濾液中加入堿溶液沉淀鋅離子生成氫氧化鋅，灼燒得到氧化鋅；或?yàn)V液A中加入過量試劑Y為氫氧化鈉溶液，亞鐵離子全部沉淀，過濾后的濾液中為Na₂ZnO₂，加入酸反應(yīng)生成氫氧化鋅沉淀，灼燒得到氧化鋅；不溶物E中通入氧氣同時(shí)加入稀硫酸溶液反應(yīng)生成硫酸銅溶液，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶得到硫酸銅晶體；
（1）調(diào)節(jié)溶液pH，降低溶液酸度，可以使鐵離子全部沉淀，從而除去，同時(shí)不能沉淀鋅離子，分析圖表數(shù)據(jù)確定a的取值；
（2）酸性條件下Cu與氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸銅和水；
（3）酸性條件下過氧化氫具有氧化性，能氧化亞鐵離子生成鐵離子；
（4）依據(jù)從溶液中得到固體需要蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶以及過濾等回答；
（5）此過程需要調(diào)節(jié)pH值大于11，故可以加入強(qiáng)堿；pH＞11時(shí)Zn（OH）₂能溶于NaOH溶液生成[Zn（OH）₄]^2-，類似與偏鋁酸根，加入酸，先生成氫氧化鋅沉淀，繼續(xù)加入酸，沉淀溶解．

解答 解：由流程可知，廢舊黃銅（Cu、Zn合金，含少量雜質(zhì)Fe）制備膽礬晶體（CuSO₄•5H₂O）及副產(chǎn)物ZnO，廢舊黃銅加入過量稀硫酸過濾得到不溶物E為Cu，濾液A為硫酸亞鐵、硫酸鋅，濾液A中加入過氧化氫氧化劑氧化亞鐵離子為鐵離子，加入氧化鋅調(diào)節(jié)溶液PH3.0--5.9鐵離子全部沉淀，鋅離子不沉淀，過濾得到濾液中加入堿溶液沉淀鋅離子生成氫氧化鋅，灼燒得到氧化鋅；或?yàn)V液A中加入過量試劑Y為氫氧化鈉溶液，亞鐵離子全部沉淀，過濾后的濾液中為Na₂ZnO₂，加入酸反應(yīng)生成氫氧化鋅沉淀，灼燒得到氧化鋅；不溶物E中通入氧氣同時(shí)加入稀硫酸溶液反應(yīng)生成硫酸銅溶液，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶得到硫酸銅晶體；
（1）氧化鋅為堿性氧化物，能與H⁺反應(yīng)，降低H⁺濃度，促使Fe³⁺徹底水解生成 Fe（OH）₃沉淀而除去，故答案為：降低H⁺濃度，促使Fe³⁺徹底水解生成 Fe（OH）₃沉淀而除去，鐵離子完全沉淀的PH=3.0，鋅開始沉淀的PH=5.9，所以滿足程度鐵離子，鋅離子不沉淀的PH取值范圍為：3.0≤a＜5.9；
故答案為：使溶液中的Fe³⁺完全沉淀，Zn²⁺不被沉淀；3.0≤a＜5.9；
（2）因?yàn)檠鯕庠谒嵝匀芤褐邢劝雁~氧化成氧化銅，當(dāng)然這是一個(gè)微弱的反應(yīng)，形成一個(gè)平衡，但是形成的氧化銅馬上就會(huì)被稀硫酸溶解，平衡被打破，反應(yīng)朝正方向進(jìn)行，故而逐漸溶解，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Cu+O₂+2H₂SO₄=2CuSO₄+2H₂O，
故答案為：2Cu+O₂+2H₂SO₄=2CuSO₄+2H₂O；
（3）濾液A中主要是硫酸亞鐵，酸性條件下過氧化氫具有氧化性，能氧化亞鐵離子生成鐵離子，離子反應(yīng)為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（4）由溶液D制膽礬晶體是從溶液中得到固體，實(shí)驗(yàn)操作需要蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶以及過濾等操作，故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾；
（5）Zn及化合物的性質(zhì)與Al及化合物的性質(zhì)相似，氫氧化鋅具有兩性，pH＞11時(shí)，Zn（OH）₂能溶于NaOH溶液生成[Zn（OH）₄]^2-，此過程需要調(diào)節(jié)pH值大于11，故可以加入強(qiáng)堿NaOH溶液，然后加入酸先生成氫氧化鋅沉淀，繼續(xù)加入酸，沉淀溶解，
故答案為：B；先產(chǎn)生白色沉淀后溶解．

點(diǎn)評(píng) 本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，考查學(xué)生對(duì)綜合實(shí)驗(yàn)處理能力，注意實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)原理和步驟是解答的關(guān)鍵，平時(shí)注意打好扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)和靈活應(yīng)用知識(shí)解決問題的能力培養(yǎng)，題目難度中等．