Question

1．硫酸銅、硝酸鐵都是重要的化工原料．
（1）以下是某工廠用含鐵的廢銅為原料生產(chǎn)膽礬（CuSO₄•5H₂O）的生產(chǎn)流程示意圖（如圖1）：

膽礬和石膏在不同溫度下的溶解度（g/100 g水）見表．

溫度（℃）	20	40	60	80	100
石膏	0.32	0.26	0.15	0.11	0.07
膽礬	32	44.6	61.8	83.8	114

請回答下列問題：①紅褐色濾渣的主要成分是Fe（OH）₃；
②寫出浸出過程中生成硫酸銅的化學(xué)方程式3Cu+2HNO₃+3H₂SO₄=3CuSO₄+2NO↑+4H₂O；
③操作I的溫度應(yīng)該控制在100℃左右；
④從溶液中分離出硫酸銅晶體的操作Ⅱ應(yīng)為：將熱溶液冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥．

（2）某興趣小組在實驗室用鐵粉和稀硝酸及如圖裝置制取Fe（NO₃）₃（固定所用儀器和加熱裝置未畫出）．
①為保證原料的充分利用，并加快反應(yīng)速率，往往將加熱溫度控制在100℃以內(nèi)．該實驗中對圓底燒瓶加熱的最佳方式是水浴加熱；
②請在圖2中虛線框內(nèi)畫出尾氣吸收裝置
（提示：堿液可快速、充分吸收產(chǎn)生的氮氧化物氣體）．

Answer 1

分析 （1）含鐵的廢銅為原料加入稀硫酸和稀硝酸的混合溶液，溶解后得到浸出液，在浸出液中主要含有Cu²⁺、Fe³⁺、H⁺、SO₄^2-，加入石灰漿調(diào)節(jié)溶液PH沉淀鐵離子，過濾得到紅褐色濾渣為氫氧化鐵沉淀，依據(jù)石膏和藍礬的溶解度，控制100°C，濾液中析出石膏，濾液中主要為硫酸銅，通過加熱蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌，干燥得到硫酸銅晶體，
①由工藝流程圖轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，紅褐色濾渣的主要成分為氫氧化鐵．
②由工藝流程圖轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，由于硫酸的存在，酸過量，硝酸全起氧化劑作用，酸為稀溶液，生成硫酸銅、NO、水．
③由表中溶解度關(guān)系可知，膽礬溶解度隨溫度升高增大，而石膏的溶解度隨溫度升高降低，所以應(yīng)控制在較高的溫度，物質(zhì)分離較完全，制備的膽礬較純．
④從溶液中分離出硫酸銅晶體應(yīng)為將熱溶液冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥．
（2）①將加熱溫度控制在100℃以內(nèi)，采取水浴加熱，受熱均勻．
②堿液可快速、充分吸收產(chǎn)生的氮氧化物氣體，應(yīng)防止倒吸．采取倒置漏斗或使用安全瓶．

解答 解：（1）含鐵的廢銅為原料加入稀硫酸和稀硝酸的混合溶液，溶解后得到浸出液，在浸出液中主要含有Cu²⁺、Fe³⁺、H⁺、SO₄^2-，加入石灰漿調(diào)節(jié)溶液PH沉淀鐵離子，過濾得到紅褐色濾渣為氫氧化鐵沉淀，依據(jù)石膏和藍礬的溶解度，控制100°C，濾液中析出石膏，濾液中主要為硫酸銅，通過加熱蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌，干燥得到硫酸銅晶體，
①由工藝流程圖轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，浸出液中加入石灰漿調(diào)節(jié)pH值，鐵離子轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀析出，紅褐色濾渣的主要成分為Fe（OH）₃．
故答案為：Fe（OH）₃．
②由于硫酸的存在，且酸過量，硝酸全起氧化劑作用，酸為稀溶液，生成硫酸銅、NO、水，反應(yīng)方程式為3Cu+2HNO₃+3H₂SO₄=3CuSO₄+2NO↑+4H₂O．
故答案為：3Cu+2HNO₃+3H₂SO₄=3CuSO₄+2NO↑+4H₂O．
③由表中溶解度關(guān)系可知，膽礬溶解度隨溫度升高增大，而石膏的溶解度隨溫度升高降低，所以應(yīng)控制在較高的溫度，溫度應(yīng)該控制在100℃，制備的膽礬相對較純．
故答案為：100℃．
④從溶液中分離出硫酸銅晶體應(yīng)為將熱溶液冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥．
故答案為：冷卻結(jié)晶、過濾．
（2）①將加熱溫度控制在100℃以內(nèi)，采取水浴加熱，受熱均勻、便于控制溫度．
故答案為：水�。�
②堿液可快速、充分吸收產(chǎn)生的氮氧化物氣體，應(yīng)防止倒吸．吸收采取倒置漏斗或使用防倒吸安全瓶．
如圖所示．
故答案為：．

點評 本題考查學(xué)生對工藝流程的理解、閱讀題目獲取信息能力、物質(zhì)分離提純等基本操作、作圖能力等，為高考常見題型，難度中等，要求學(xué)生要有扎實的實驗基礎(chǔ)知識和靈活應(yīng)用信息、基礎(chǔ)知識解決問題的能力．