Question

2．廢棄物的綜合利用既有利于節(jié)約資源，又有利于保護環(huán)境．實驗室利用廢舊黃銅（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．制備流程圖如圖：

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Zn（OH）₂能溶于NaOH溶液生成[Zn（OH）₄]^2-．如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

請回答下列問題：
（1）試劑X可能是H₂O₂，其作用是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺．
（2）加入ZnO調(diào)節(jié)pH=3～4的目的是降低H⁺濃度，促使Fe³⁺徹底水解生成 Fe（OH）₃沉淀而除去．
（3）由不溶物生成溶液D的化學方程式為Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+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、抽濾．
（5）下列試劑可作為Y試劑的是B．A．ZnO   B．NaOH   C．Na₂CO₃  D．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)生白色沉淀后溶解．
（6）測定膽礬晶體的純度（不含能與I^-發(fā)生反應的氧化性雜質(zhì)）：準確稱取0.5000g膽礬晶體置于錐形瓶中，加適量水溶解，再加入過量KI，用0.1000mol•L^-1Na₂S₂O₃標準溶液滴定至終點，消耗Na₂S₂O₃標準溶液19.40mL．已知：上述滴定過程中的離子方程式如下：Cu²⁺+4I^-═2CuI（白色）↓+I₂，I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-
①膽礬晶體的純度為97.00%．
②在滴定過程中劇烈搖動（溶液不外濺）錐形瓶，則所測得的純度將會偏高（填“偏高”、“偏低”或“不變”）．

Answer 1

分析 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，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；或濾液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中通入氧氣同時加入稀硫酸溶液反應生成硫酸銅溶液，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶得到硫酸銅晶體，
（1）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；
（2）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；
（3）酸性條件下Cu與過氧化氫發(fā)生氧化還原反應生成硫酸銅和水；
（4）依據(jù)從溶液中得到固體需要蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶以及抽濾等回答；
（5）此過程需要調(diào)節(jié)pH值大于11，故可以加入強堿；pH＞11時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；
（6）①根據(jù)相關(guān)反應的方程式，可得到關(guān)系式2Na₂S₂O₃ ～2Cu²⁺，根據(jù)反應的關(guān)系式計算；
②劇烈搖動錐形瓶，導致空氣中的氧氣參與氧化還原反應，據(jù)此分析即可．

解答 解：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，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；或濾液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中通入氧氣同時加入稀硫酸溶液反應生成硫酸銅溶液，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶得到硫酸銅晶體，
（1）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，所以試劑X為H₂O₂，
故答案為：H₂O₂；將 Fe²⁺氧化為 Fe³⁺；
（2）氧化鋅為堿性氧化物，能與H⁺反應，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；
（3）因為雙氧水在酸性溶液中先把銅氧化成氧化銅，當然這是一個微弱的反應，形成一個平衡，但是形成的氧化銅馬上就會被稀硫酸溶解，平衡被打破，反應朝正方向進行，故而逐漸溶解，反應的化學方程式為：Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O，
故答案為：Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O；
（4）從溶液中得到固體需要蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶以及抽濾等操作，
故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、抽濾；
（5）此過程需要調(diào)節(jié)pH值大于11，故可以加入強堿：NaOH，由于pH＞11時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，
故答案為：B；先產(chǎn)生白色沉淀后溶解；
（6）①CuCl₂溶液與KI反應的離子方程式為：2Cu²⁺+4I^-═2CuI↓+I₂，且發(fā)生I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-，則可得關(guān)系式2Na₂S₂O₃ ～2Cu²⁺，
則n（CuSO₄•5H₂O）=n（Na₂S₂O₃）=0.100mol/L×19.40×10^-3L=1.94×10^-3mol，
m（CuSO₄•5H₂O）=1.94×10^-3mol×250g/mol=0.4850g，
ω（CuSO₄•5H₂O）=$\frac{0.4850g}{0.5000g}$×100%=97.00%，
故答案為：97.00%；
②劇烈搖動錐形瓶，導致氧氣參與氧化還原反應，從而消耗Na₂S₂O₃標準溶液體積偏大，故測量純度偏高，
故答案為：偏高．

點評 本題考查制備實驗方案的設(shè)計，為高考常見題型，考查學生對綜合實驗處理能力，注意實驗方案的設(shè)計原理和步驟是解答的關(guān)鍵，平時注意打好扎實的基礎(chǔ)知識和靈活應用知識解決問題的能力培養(yǎng)，題目難度中等．