Question

17．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Fe）制備膽礬晶體（CuSO₄•5H₂O）及副產(chǎn)物ZnO．制備流程圖如下：

已知：Zn及化合物的性質與Al及化合物的性質相似，pH＞11時Zn（OH）₂能溶于NaOH溶液生成[Zn（OH）₄]^2-下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）加入ZnO調節(jié)pH=a的目的是使溶液中的Fe³⁺完全沉淀，Zn²⁺不被沉淀，a的范圍是3.0≤a＜5.9．
（2）由不溶物E生成溶液D的化學方程式為2Cu+O₂+2H₂SO₄=2CuSO₄+2H₂O．
（3）濾液A中加入H₂O₂反應的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+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、冷卻結晶、過濾．
（5）下列試劑可作為Y試劑的是B．
A．ZnO   B．NaOH    C．Na₂CO₃D．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)生白色沉淀后沉淀溶解．

Answer 1

分析 廢舊黃銅（Cu、Zn合金，含少量雜質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，冷卻結晶得到硫酸銅晶體；
（1）調節(jié)溶液pH，降低溶液酸度，可以使鐵離子全部沉淀，從而除去，同時不能沉淀鋅離子，分析圖表數(shù)據(jù)確定a的取值；
（2）酸性條件下Cu與氧氣發(fā)生氧化還原反應生成硫酸銅和水；
（3）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；
（4）依據(jù)從溶液中得到固體需要蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶以及過濾等回答；
（5）此過程需要調節(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．

解答 解：由流程可知，廢舊黃銅（Cu、Zn合金，含少量雜質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，冷卻結晶得到硫酸銅晶體；
（1）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，鐵離子完全沉淀的PH=3.0，鋅開始沉淀的PH=5.9，所以滿足程度鐵離子，鋅離子不沉淀的PH取值范圍為：3.0≤a＜5.9；
故答案為：使溶液中的Fe³⁺完全沉淀，Zn²⁺不被沉淀；3.0≤a＜5.9；
（2）因為氧氣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：2Cu+O₂+2H₂SO₄=2CuSO₄+2H₂O，
故答案為：2Cu+O₂+2H₂SO₄=2CuSO₄+2H₂O；
（3）濾液A中主要是硫酸亞鐵，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，離子反應為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（4）由溶液D制膽礬晶體是從溶液中得到固體，實驗操作需要蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶以及過濾等操作，故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾；
（5）Zn及化合物的性質與Al及化合物的性質相似，氫氧化鋅具有兩性，pH＞11時，Zn（OH）₂能溶于NaOH溶液生成[Zn（OH）₄]^2-，此過程需要調節(jié)pH值大于11，故可以加入強堿NaOH溶液，然后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．

點評 本題考查制備實驗方案的設計，考查學生對綜合實驗處理能力，注意實驗方案的設計原理和步驟是解答的關鍵，平時注意打好扎實的基礎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．