Question

利用廢鐵絲、硫酸銅廢液（含硫酸亞鐵）和被有機(jī)物污染的廢銅粉制備硫酸銅晶體．生產(chǎn)過程如圖：

試回答下列問題：
（1）鐵絲在投入硫酸銅廢液前需用稀H₂SO₄進(jìn)行處理，其目的是

 

，可能發(fā)生反應(yīng)的離子方程式有

 

．
（2）廢銅粉與還原所得銅粉混合灼燒，檢驗發(fā)現(xiàn)灼燒后得到的是CuO和少量Cu的混合物．原因是
①灼燒不充分Cu未被完全氧化．
②CuO被還原．還原劑是

 

，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是

 

．
（3）為了使灼燒后的混合物充分酸溶，在加入稀H₂SO₄的同時，也加入適量的H₂O₂溶液，并控溫在50～60℃，持續(xù)反應(yīng)1h．請回答下列問題：
①反應(yīng)時溫度必須控制在50～60℃，溫度不宜過高，這樣操作的目的是

 

；
②寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

．
（4）由硫酸銅溶液得到硫酸銅晶體的實(shí)驗操作為

 

．
（5）直接向灼燒后的混合物中加入濃硫酸并加熱進(jìn)行酸溶，也可達(dá)到充分酸溶的目的，但實(shí)際操作中較少使用，原因可能是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,制備實(shí)驗方案的設(shè)計

專題：實(shí)驗設(shè)計題

分析：（1）金屬鐵表面的鐵銹可以和硫酸之間反應(yīng)，據(jù)此回答；
（2）有機(jī)物中含有碳元素，根據(jù)有機(jī)物燃燒可以得到碳單質(zhì)或是一氧化碳具有還原性，可以和氧化銅之間反應(yīng)來回答；
（3）①雙氧水受熱易分解；
②金屬銅、雙氧水在酸性環(huán)境下可以發(fā)生反應(yīng)，氧化銅可以和酸反應(yīng)得到鹽和水；
（4）硫酸銅溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可以得到硫酸銅晶體；
（5）金屬銅可以和濃硫酸在加熱的條件下發(fā)生反應(yīng)得到硫酸銅、水以及二氧化硫．

解答： 解：廢鐵絲、硫酸銅廢液（含硫酸亞鐵）和被有機(jī)物污染的廢銅粉制備硫酸銅晶體的生產(chǎn)流程：將金屬鐵投入硫酸銅中，可以置換出金屬銅，金屬銅可以和氧氣在灼燒下發(fā)生反應(yīng)生成氧化銅（廢銅中含有的有機(jī)物質(zhì)含有碳元素，灼燒會產(chǎn)生碳單質(zhì)或是CO，具有還原性，可以和氧化銅在加熱下發(fā)生反應(yīng)，得到金屬銅），氧化銅可以和硫酸反應(yīng)得到硫酸銅溶液．
（1）除鐵絲在投入硫酸銅廢液前需用稀H₂SO₄進(jìn)行處理，目的是出去鐵銹，發(fā)生的反應(yīng)可能有：Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O，2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺，F(xiàn)e+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑，故答案為：去鐵絲表面的氧化物；Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O，2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺，F(xiàn)e+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑；
（2）廢銅中含有的有機(jī)物質(zhì)含有碳元素，灼燒會產(chǎn)生碳單質(zhì)或是CO，具有還原性，可以和氧化銅在加熱下發(fā)生反應(yīng)，得到金屬銅，2CuO+C

高溫  .

2Cu+CO₂↑或CuO+CO

高溫  .

Cu+CO₂，故答案為：C或CO；2CuO+C

高溫  .

2Cu+CO₂↑或CuO+CO

高溫  .

Cu+CO₂；
（3）①反應(yīng)時溫度必須控制在50～60℃，溫度不宜過高，防止雙氧水分解，故答案為：防止雙氧水分解；
②金屬銅、雙氧水在硫酸酸性環(huán)境下可以發(fā)生反應(yīng)得到硫酸銅，氧化銅可以和硫酸反應(yīng)得到硫酸銅溶液，即CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O，Cu+H₂O₂+H₂SO₄═CuSO₄+2H₂O，故答案為：CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O，Cu+H₂O₂+H₂SO₄═CuSO₄+2H₂O；
（4）硫酸銅溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可以得到硫酸銅晶體，故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；
（5）金屬銅可以和濃硫酸在加熱的條件下發(fā)生反應(yīng)得到硫酸銅、水以及二氧化硫，①Cu+2H₂SO₄（濃硫酸）

△   .

CuSO₄+2H₂O+SO₂↑，②2Cu+O₂+2H₂SO₄

△   .

2CuSO₄+2H₂O，生成等量的硫酸銅晶體方法①所消耗的硫酸更多，且會產(chǎn)生污染大氣的氣體SO₂，故答案為：生成等量的硫酸銅晶體所消耗的硫酸更多，且會產(chǎn)生污染大氣的氣體SO₂．

點(diǎn)評：本題是一道物質(zhì)的分離和提純的實(shí)驗方案設(shè)計題，考查學(xué)生分析和解決問題的能力，難度中等．