Question

垃圾分类正在全国逐渐推广，垃圾资源化是可持续、绿色发展的重要途径。由金属废料(主要含铁、铜和它们的氧化物)制得碱式碳酸铜和摩尔盐[(NH₄)₂SO₄·FeSO₄·xH₂O]的工艺流程如图所示：

已知：K_sp[Fe(OH)₃]=1×10^-38，K_sp[Cu(OH)₂]=2.2×10^-20，一般认为某离子浓度小于或等于10^-5mol/L时，该离子转化或去除完全。

请回答下列问题：

(1)热纯碱的作用是__，H₂O₂的电子式为__。

(2)调pH步骤可选用的试剂为__。

A．CuO      B．Cu(OH)₂      C．Fe₂O₃     D．Fe(OH)₃

(3)若所得溶液中c(Cu²⁺)=0.22mol·L^-1，则需要调节的pH范围是__。

(4)溶液1经过加热、蒸发至__时，自然冷却即可得到晶体，然后抽滤，用酒精洗涤晶体，酒精洗涤的目的是__。

(5)写出该流程中生成碱式碳酸铜的离子方程式__。

(6)取3.92g摩尔盐产品，在隔绝空气的条件下加热至135°C时完全失去结晶水，此时固体质量为2.84g，则该摩尔盐结晶水个数x=__。

Answer

去除废料表面的油污 AB 3~4.5 溶液表面出现晶膜(或溶液中出现晶体) 除去晶体表面水分 2Cu2++3CO32-+2H2O=Cu2(OH)2CO3↓+2HCO3-(或2Cu2++2CO32-+H2O=Cu2(OH)2CO3↓+CO2↑) 6

【解析】

加入热的纯碱液，金属废料(主要含铁、铜和它们的氧化物)中的主要成分都不发生反应，所以热的纯碱液的作用只能是去除油污；加入H2SO4、H2O2，铁及氧化物溶解并转化为Fe3+，铜及氧化物溶解生成Cu2+；调pH将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，用硫酸溶解生成硫酸铁，再加入还原铁粉转化为硫酸亚铁，加入硫酸铵最后得摩尔盐。滤液中含有Cu2+，加入Na2CO3溶液发生双水解反应生成Cu2(OH)2CO3。

(1)由以上分析可知，利用热的纯碱溶液水解使溶液呈较强的碱性，从而达到去除油污的目的，其作用是去除废料表面的油污，H2O2为共价化合价，既存在O-H共价键，又存在O-O共价键，其电子式为。答案为：去除废料表面的油污；；

(2)调pH的目的，是将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，同时不引入新的杂质，可选择CuO、Cu(OH)2，所以可选用的试剂为AB。答案为：AB；

(3) Ksp[Fe(OH)3]=1×10-38，c(Fe3+)=10-5mol/L，c(OH-)=10-11mol/L，pH=3；若所得溶液中c(Cu2+)=0.22mol·L-1，利用Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20，可求得c(OH-)==mol/L，pH=-lg(×10-5)=4.5，则需要调节的pH范围是3~4.5。答案为：3~4.5；

(4)从溶液1中获得摩尔盐晶体，需经过加热、蒸发至溶液表面出现晶膜(或溶液中出现晶体)时；自然冷却即可得到晶体，然后抽滤，为防烘干时晶体失去结晶水，所以不能采用烘干的方法，而应用酒精洗涤晶体，酒精洗涤的目的是除去晶体表面水分。答案为：溶液表面出现晶膜(或溶液中出现晶体)；除去晶体表面水分；

(5)该流程中Cu2+，加入Na2CO3溶液，利用部分离子发生双水解反应生成Cu2(OH)2CO3，离子方程式为2Cu2++3CO32-+2H2O=Cu2(OH)2CO3↓+2HCO3-(或2Cu2++2CO32-+H2O=Cu2(OH)2CO3↓+CO2↑)。答案为：2Cu2++3CO32-+2H2O=Cu2(OH)2CO3↓+2HCO3-(或2Cu2++2CO32-+H2O=Cu2(OH)2CO3↓+CO2↑)；

(6)m[(NH4)2SO4·FeSO4]= 2.84g，n[(NH4)2SO4·FeSO4]==0.01mol，m(H2O)= 3.92g-2.84g=1.08g，n(H2O)==0.06mol，则该摩尔盐结晶水个数x==6。答案为：6。