Question

8．利用廢鐵絲和工業(yè)硫酸銅廢液（含硫酸亞鐵）制備硫酸銅晶體．生產(chǎn)過程如下：

試回答下列問題：
（1）利用硫酸銅的能使蛋白質(zhì)變性性質(zhì)，常在游泳池中加入硫酸銅晶體殺菌消毒．
（2）廢鐵絲中含有鐵銹（Fe₂O₃?xH₂O）在投入硫酸銅廢液前需用稀H₂SO₄進行處理，其主要發(fā)生反應的離子方程式Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O．
（3）銅粉氧化過程中，顏色由粉紅變?yōu)楹谏�，再由黑色變綠色．取綠色粉末加入稀硫酸溶液，溶液變藍，產(chǎn)生無色無味氣體，經(jīng)檢驗為二氧化碳．推測該綠色粉末為Cu₂（OH）₂CO₃．（填化學式）
（4）為了使灼燒后的氧化銅混合物充分酸溶，在加入稀H₂SO₄的同時，還通入O₂．通入O₂的目的是（用化學反應方程式表示）2Cu+O₂+2H₂SO₄═2CuSO₄+2H₂O．
（5）硫酸銅溶液常作電解液，試寫出用石墨電極電解硫酸銅溶液陽極反應式：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑．
（6）在0.10mol?L^-1硫酸銅溶液中加入氫氧化鈉稀溶液充分攪拌有淺藍色氫氧化銅沉淀生成，當溶液的pH=8時，c（Cu²⁺）=2.2×10^-8mol?L-1（Ksp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20）．

Answer 1

分析 廢鐵絲、硫酸銅廢液（含硫酸亞鐵）和被有機物污染的廢銅粉制備硫酸銅晶體的生產(chǎn)流程：將金屬鐵投入硫酸銅中，可以置換出金屬銅，金屬銅可以和氧氣在灼燒下發(fā)生反應生成氧化銅（廢銅中含有的有機物質(zhì)含有碳元素，灼燒會產(chǎn)生碳單質(zhì)或是CO，具有還原性，可以和氧化銅在加熱下發(fā)生反應，得到金屬銅），氧化銅可以和硫酸反應得到硫酸銅溶液，
（1）硫酸銅晶體殺菌消毒利用重金屬鹽硫酸銅能使蛋白質(zhì)變性的性質(zhì)；
（2）金屬鐵表面的鐵銹可以和硫酸反應；
（3）綠色粉末加入稀硫酸溶液，溶液變藍，產(chǎn)生無色無味氣體，經(jīng)檢驗為二氧化碳，綠色粉末為堿式碳酸銅；
（4）金屬銅可以和濃硫酸在加熱的條件下發(fā)生反應得到硫酸銅、水以及二氧化硫．
（5）用石墨電極電解硫酸銅溶液，陽極為氫氧根離子放電；
（6）依據(jù)沉淀溶解平衡的溶度積常數(shù)計算．

解答 解：廢鐵絲、硫酸銅廢液（含硫酸亞鐵）和被有機物污染的廢銅粉制備硫酸銅晶體的生產(chǎn)流程：將金屬鐵投入硫酸銅中，可以置換出金屬銅，金屬銅可以和氧氣在灼燒下發(fā)生反應生成氧化銅（廢銅中含有的有機物質(zhì)含有碳元素，灼燒會產(chǎn)生碳單質(zhì)或是CO，具有還原性，可以和氧化銅在加熱下發(fā)生反應，得到金屬銅），氧化銅可以和硫酸反應得到硫酸銅溶液，
（1）硫酸銅晶體殺菌消毒利用重金屬鹽硫酸銅能使蛋白質(zhì)變性的性質(zhì)，
故答案為：能使蛋白質(zhì)變性；
（2）除鐵絲在投入硫酸銅廢液前需用稀H₂SO₄進行處理，目的是出去鐵銹，發(fā)生的反應可能有：Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O，
故答案為：Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O；
（3）綠色粉末加入稀硫酸溶液，溶液變藍，產(chǎn)生無色無味氣體，經(jīng)檢驗為二氧化碳，綠色粉末為堿式碳酸銅（ Cu₂（ OH）₂CO₃），
故答案為：Cu₂（ OH）₂CO₃；
（4）在稀硫酸作用下氧氣將銅氧化生成硫酸銅，反應的化學反應方程式為2Cu+O₂+2H₂SO₄═2CuSO₄+2H₂O，
故答案為：2Cu+O₂+2H₂SO₄═2CuSO₄+2H₂O；
（5）用石墨電極電解硫酸銅溶液，陽極為氫氧根離子放電，則陽極反應式為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，
故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
（6）當溶液的pH=8時，c（H⁺）=10^-8mol/L，c（OH-）=10^-6mol/L，K_sp[Cu（OH）₂]=c（Cu²⁺）×c²（OH^-）=2.2×10^-20，c（Cu²⁺）=2.2×10^-8mol/L，
故答案為：2.2×10^-8．

點評 本題是一道物質(zhì)的分離和提純的實驗方案設計題，涉及方程式書寫、電極反應式書寫、溶液pH與溶度積的計算，考查學生分析和解決問題的能力，難度中等．