Question

粗CuO是将工业废铜、废铜合金等高温焙烧而成的，杂质主要是铁的氧化物及泥沙。以粗CuO为原料制备胆矾的主要流程如下：

经操作I得到粗胆矾，操作III得到精制胆矾。两步操作相同，具体包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等步骤。

已知：、、转化为相应氢氧化物时，开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表：

开始沉淀时的pH	2.7	7.6	5.2
完全沉淀时的pH	3.7	9.6	6.4

（1）溶解、过滤需要用到玻璃棒，它的作用是________。

（2）写出加入3% H₂O₂后发生反应的离子方程式_______。（原溶液显酸性）。

（3）加稀氨水调节pH应调至范围______。下列物质可用来替代稀氨水的是___。（填字母）

A．NaOH B．Cu(OH)₂C．CuO D．NaHCO₃

（4）操作III析出胆矾晶体后，溶液中还可能存在的溶质为CuSO₄、H₂SO₄、________________。

（5）某学生用操作III所得胆矾进行“硫酸铜晶体结晶水含量”的测定，数据记录如下表所示：

	第一次实验	第二次实验
坩埚质量（g）	14.520	14.670
坩埚质量晶体质量（g）	17.020	18.350
第一次加热、冷却、称量（g）	16.070	16.989
第二次加热、冷却、称量（g）	16.070	16.988

两次都无须再做第三次加热、冷却、称量，理由是______，该生此次实验的相对误差为__%（保留1位小数），产生实验误差的原因可能是___（填字母）。

A．加热前称量时坩埚未完全干燥      B．该胆矾中含有受热不分解的杂质

C．加热后坩埚放在干燥器中冷却      D．玻璃棒上沾有的固体未刮入坩埚

Answer

搅拌、引流 2Fe2＋+H2O2+2H＋=2Fe3＋+2H2O 3.7~5.2 BC (NH4)2SO4或NH4HSO4 已达恒重 +4.2% AD

【解析】

由流程图可知，粗氧化铜中加入硫酸溶解，得到硫酸铜、硫酸铁以及硫酸亚铁的混合液以及不溶杂质，过滤，得到含有铜离子、铁离子以及亚铁离子的水溶液，向其中加入双氧水，可以将亚铁离子氧化为铁离子，加稀氨水调节pH，让铁离子全部沉淀，过滤得到的滤液是硫酸铜溶液，加入硫酸蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，可以得到胆矾晶体。

（1）溶解、过滤需要用到玻璃棒，它的作用是搅拌、引流，故答案为：搅拌、引流；

（2）由于亚铁离子沉淀的pH较大，所以必须将其氧化成铁离子沉淀，因此加入双氧水的目的是氧化亚铁离子，反应的离子方程式为2Fe2++ H2O2+ 2H+＝ 2Fe3+ +2H2O，故答案为：2Fe2++ H2O2+ 2H+＝ 2Fe3+ +2H2O；

（3）要得到胆矾，就必须除去溶液中的铁离子，则根据沉淀时的pH值可知，调节溶液pH的目的是使Fe3+完全转变成Fe(OH)3沉淀；铁离子完全沉淀时的pH＝3.7，而铜离子开始沉淀时的pH＝5.2，所以溶液的pH应调节到3.7～5.2之间，由于在调节pH的同时，不能引入杂质，因此应该选择氧化铜或氢氧化铜来调节溶液的pH，故答案为：3.7～5.2；BC；

（4）操作III析出胆矾晶体后，溶液中还可能存在的溶质为CuSO4、H2SO4、(NH4)2SO4或NH4HSO4，故答案为：(NH4)2SO4或NH4HSO4；

（5）根据表中的数据两次实验都已达恒重，故没必要再进行第三称量；由表格数据可知坩埚质量为 =14.595g，实验1所得晶体质量为（17.02-14.595）g=2.425g，水的质量为（17.02-16.07）g=0.95g，水的质量分数为=0.3917，实验2所得晶体质量为（18.35-14.595）g=3.755g，水的质量为（18.35-16.99）g=1.36g，水的质量分数为=0.3622，两次平均水的质量分数=0.3769，五水硫酸铜中水的理论质量数为0.36，相对误差=0.042；由计算可知产生实验误差是偏大，即水的质量较多或剩余固体的质量较少，其原因可能是

A．加热前称量时坩埚未完全干燥有了多余的水，故正确；

B．该胆矾中含有受热不分解的杂质会使结果偏低，故错误；

C．加热后坩埚放在干燥器中冷却，不会带来误差，故错误；

D．玻璃棒上沾有的固体未刮入坩埚，有一部分固体没有得到称量，相当于剩余的固体质量减小，故正确；

AD正确，故答案为：已达恒重；+4.2%；AD。