Question

9．工業(yè)上利用廢銅屑制備膽礬的工業(yè)流程如下：

已知：

物質(zhì)	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Cu（OH）2
開始沉淀的pH	1.8	6.3	5.2
完全沉淀的pH	3.0	8.3	6.7

請(qǐng)回答：
（1）加入H₂O₂時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（2）檢驗(yàn)溶液B中Fe³⁺的方法是向溶液中加入KSCN溶液，然后觀察現(xiàn)象，若溶液變紅色，說明溶液中存在Fe³⁺，否則沒有鐵離子．
（3）利用試劑①調(diào)節(jié)溶液的pH至3.7-5.2，試劑①的化學(xué)式CuO或Cu（OH）₂或Cu₂（OH）₂CO₃．
（4）常溫下，若溶液C中金屬離子均為1mol•L^-1，K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-36，K_sp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20．控制pH=4，溶液中c（Fe³⁺）=4.0×10^-8，此時(shí)無Cu（OH）₂沉淀生成（填“有”或“無”）．
（5）操作①為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥．
（6）測(cè)定溶液E中Cu²⁺濃度的方法為：準(zhǔn)確量取V₁ mL溶液E于錐形瓶中，調(diào)節(jié)pH=3～4，加入過量KI，充分反應(yīng)后，滴加2滴淀粉溶液，再慢慢滴加c mol/LNa₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液至恰好完全反應(yīng)，消耗Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液V₂ mL．
已知：2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂2S₂O₃^2-+I₂=S₄O₆^2-+2I^-
①“恰好反應(yīng)”時(shí)溶液的顏色變化為藍(lán)色變?yōu)闊o色．
②Cu²⁺的物質(zhì)的量濃度為$\frac{c{V}_{2}}{{V}_{1}}$mol/L（用V₁、V₂、c表示）．

Answer 1

分析 從流程來看①是加入濃硫酸，將銅溶解為銅離子，同時(shí)鐵的化合物以二價(jià)或三價(jià)進(jìn)入溶液．第②步加入H₂O₂溶液，將二價(jià)鐵氧化為三價(jià)鐵，第③步再加入CuO調(diào)pH到3.7～5.2之間，過濾除去氫氧化鐵（濾渣），銅離子留在溶液．為了防止銅離子在加熱濃縮時(shí)水解，加入硫酸控制酸度，抑制水解．當(dāng)溶液濃縮到一定程度，冷卻即可結(jié)晶出膽礬，過濾即得產(chǎn)品．
（1）H₂O₂與Fe²⁺發(fā)生氧化還原反應(yīng)；
（2）鐵離子的檢驗(yàn)方法是：向溶液中加入KSCN溶液，觀察現(xiàn)象，若溶液變紅色，說明溶液中存在Fe³⁺，若沒有變成紅色，證明溶液中沒有鐵離子；
（3）利用試劑①調(diào)節(jié)溶液的pH值，使氫氧化鐵完全沉淀，而氫氧化銅不沉淀；
（4）根據(jù)Ksp[Fe（OH）₃]和溶液中氫氧根離子的濃度計(jì)算c（Fe³⁺）；Qc與Ksp[Cu（OH）₂]的相對(duì)大小判斷；
（5）操作①的主要步驟為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶以得到硫酸銅晶體；
（6）①“恰好反應(yīng)”時(shí)即溶液中的I₂恰好與Na₂S₂O₃完全反應(yīng)；
②根據(jù)反應(yīng)中的各物質(zhì)之間的關(guān)系可計(jì)算出Cu²⁺離子的物質(zhì)的量，再根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計(jì)算濃度；

解答 解：（1）H₂O₂與Fe²⁺發(fā)生氧化還原反應(yīng)，離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（2）檢驗(yàn)溶液中是否含有Fe³⁺的方法為：向溶液中加入KSCN溶液，然后觀察現(xiàn)象，若溶液變紅色，說明溶液中存在Fe³⁺，否則沒有鐵離子，
故答案為：向溶液中加入KSCN溶液，然后觀察現(xiàn)象，若溶液變紅色，說明溶液中存在Fe³⁺，否則沒有鐵離子；
（3）第③步目的是調(diào)節(jié)pH值，使用堿性物質(zhì)，但不能引入新的雜質(zhì)，故選用CuO或Cu（OH）₂或Cu₂（OH）₂CO₃，使PH正好讓氫氧化鐵完全沉淀，而氫氧化銅不沉淀，故答案為：3.7-5.2；CuO或Cu（OH）₂或Cu₂（OH）₂CO₃
（4）已知溶液的pH=4，則c（H⁺）=10^-4mol/L，c（OH^-）=10^-10mol/L，Ksp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38=c（Fe³⁺）×c³（OH^-），所以c（Fe³⁺）=4.0×10^-8mol/L；
已知溶液中氫氧根離子的濃度為10^-10mol/L，則Qc=c（Cu²⁺）×c²（OH^-）=1×（10^-10）²=10^-20＜Ksp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20，所以沒有氫氧化銅沉淀生成；
故答案：4.0×10^-8；無；
（5）操作①的主要步驟為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶以得到硫酸銅晶體，
故答案為：蒸發(fā)濃縮；冷卻結(jié)晶；
（6）①“恰好反應(yīng)”時(shí)即溶液中的I₂恰好與Na₂S₂O₃完全反應(yīng)，此時(shí)溶液的顏色變化為藍(lán)色變?yōu)闊o色，
故答案為：藍(lán)色變?yōu)闊o色；
②根據(jù)反應(yīng)2Cu²⁺+4I^-═2CuI↓+I₂；2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-可知，2Cu²⁺～I(xiàn)₂～2S₂O₃^2-，所以Cu²⁺離子的物質(zhì)的量與S₂O₃^2-的物質(zhì)的量相等，為cV₂×10^-3 mol，根據(jù)c=$\frac{n}{V}$可知，Cu²⁺離子的物質(zhì)的量濃度為$\frac{c{V}_{2}}{{V}_{1}}$mol/L，
故答案為：$\frac{c{V}_{2}}{{V}_{1}}$；

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備及含量的測(cè)定，側(cè)重于學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�和分析能力的考查，為高考常見題型，注意（4）題，利用關(guān)系式法解答，題目難度中等．