Question

【題目】硫酸銅是一種應(yīng)用極其廣泛的化工原料；以下是某工廠用含鐵廢銅為原料生產(chǎn)膽礬（CuSO45H2O）和副產(chǎn)物石膏（CaSO42H2O）的生產(chǎn)流程示意圖：

膽礬和石膏在不同溫度下的溶解度（g/100g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）紅棕色濾渣的主要成分是___；

（2）寫出浸出過程中生成硫酸銅的離子方程式___；

（3）操作I包括蒸發(fā)濃縮、__等操作，溫度應(yīng)該控制在__℃左右；

（4）從溶液中分離出硫酸銅晶體的操作Ⅱ應(yīng)為__、___、洗滌、干燥；晶體用無水乙醇作洗滌液而不用蒸餾水的原因是__；干燥時采用晾干，不用加熱烘干的原因是___。

（5）取樣檢驗是為了確認Fe3+是否除凈。有同學設(shè)計了以下兩種方案，在實驗室分別對所取樣品按下列方案進行操作：

方案一：取樣于試管→滴加KSCN溶液； 方案二：紙層析→噴KSCN溶液；

①你認為上述兩種方案設(shè)計更合理的是__；

②指出你認為不合理方案存在的問題是__。

Answer 1

【答案】Fe（OH）3 3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O 趁熱過濾 100 冷卻結(jié)晶 過濾 減少因晶體溶解而造成的損失 避免加熱過程中晶體受熱分解 方案二 Cu2+的藍色對檢驗有干擾

【解析】

由題中流程和表中數(shù)據(jù)可知：含鐵廢銅經(jīng)酸浸后加石灰漿調(diào)節(jié)pH，使溶液中的鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀；過濾除去氫氧化鐵，濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾，分離出石膏；分離出石膏后的濾液經(jīng)冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥得到產(chǎn)品。

（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。

（2）浸出過程中硝酸起氧化劑作用，硫酸表現(xiàn)酸性，銅與混合酸反應(yīng)生成硫酸銅、NO、水，反應(yīng)離子方程式為3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O；

（3）操作I是得到副產(chǎn)物石膏，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)在較高溫度趁熱過濾，溫度應(yīng)該控制在100℃，制備的膽礬相對較純；

（4）從溶液中分離出硫酸銅晶體的操作是：將熱溶液冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥，膽礬易溶于水，晶體用無水乙醇作洗滌液而不用蒸餾水是為了減少晶體溶解而造成損失；不用加熱烘干避免晶體分解；

（5）①方案一：取樣于試管→滴加KSCN溶液，由于溶液中含有藍色的銅離子會對現(xiàn)象干擾，不能檢驗鐵離子的存在；方案二：紙層析→噴KSCN溶液，紙上層析是利用混合物中各組分在固定相和流動相中的溶解度不同而達到分離目的，不但可以分辨出鐵離子還能辨別出含有銅離子，方案二更合理；

②方案一存在的問題是：由于溶液中含有藍色的銅離子會對現(xiàn)象干擾，不能檢驗鐵離子的存在。