Question

以冶铜工厂预处理过的污泥渣(主要成分为 CuO 和 Cu)为原料制备 CuSO₄•5H₂O 晶体的流程如下 ：

已知：①CuO在氨水作用下可以生成 Cu(NH₃)₄(OH)₂    

②CuSO₄•5 H₂O 加热到 4 5℃时开始失水。

请回答:   

(1)步骤 l 中，空气的主要作用是____。

(2)下列关于步骤II说法不正确的是____。

A.操作 1 可选择倾析法过滤， 玻璃棒的作用是： 先搅拌， 再引流

B.操作 1 应趁热过滤， 要防止液体 1 中的溶质因冷却而析出

C.操作 1 为抽滤，在加入需抽滤的物质时，用玻璃棒引流液体， 玻璃棒底端需紧贴在滤纸上

D.抽滤时，布氏漏斗的底部斜口面需正对抽滤瓶的抽气口处， 是为了提高抽滤的速率

(3)液体 1 通过步骤 III 与步骤IV可得到CuSO₄•5 H₂O 晶体 。

①蒸氨过程的生成物均是由两种元素组成的化合物， 则除氨外其余产物的化学式为_____。

②步骤IV中包含多步操作， 将下列步骤按正确的步骤排序(必要时步骤可重复选)。_____→得到固体物质→ ____ →将液体放于蒸发皿中加热→ ____→_____→_____→_____  →得到晶体

a.过滤      b.用玻璃棒不断搅拌溶液      c.用足量稀硫酸溶解固体    d.停止加热  e.至溶液表面析出晶膜

(4)步骤1中分别选用氨水、氨水－碳酸铵混合溶液氨浸时， 铜元素回收率随温度变化如图所示。

①浸取液为氨水时，反应温度控制为 55℃，温度过高铜元素回收率降低的原因是_______。

②浸取液为氨水一碳酸铵混合溶液时，铜元素回收率受温度影响较小的原因可能是______。

(5)为了提高 CuSO₄晶体的产率， 实验室还采用以下方法： 将CuSO₄ 溶液转移至蒸馏烧瓶中， 加入适量冰醋酸， 通过下图所示的装置获取晶体。

①加入适量乙酸的目的是：_____。

②图中接真空泵的作用是：______。

Answer

氧化污泥中的铜单质 ABCD ①CuO、H2O a c b e d a 温度过高 ， 导致氨水浓度降低 溶液中除了一水合氨外， 还有大量的存在 ， 存在水解平衡， 温度变化时， 因平衡发生移动， NH3•H2O浓度变化程度小 调节溶液pH, 防止形成碱性物质(碱式盐或氢氧化铜)或抑制水解 抽气，减压， 防止蒸发溶剂时温度过高而使晶体失水

【解析】

污泥渣中Cu和CuO、氧气、氨水可以生成Cu(NH3)4(OH)2，过滤除去难溶固体，蒸氨过程的生成物均是由两种元素组成的化合物，则除氨外其余产物是氧化铜、水；氧化铜和硫酸反应生成硫酸铜，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤，可得CuSO4•5H2O晶体；

(1)步骤 l 中，Cu和氧气、氨水反应生成Cu(NH3)4(OH)2，空气的主要作用是氧化污泥中的铜单质；

(2) A.操作 1 可选择倾析法过滤，倾析法可以避免沉淀过早堵塞滤纸小孔而影响过滤速度， 为使大多数固体留在烧杯中，不用玻璃棒搅拌烧杯中的液体，故A错误；

B.温度越高，氨气的溶解度越小，故B错误；

C.操作 1 为抽滤，在加入需抽滤的物质时，使抽滤的物质匀分布在整个滤纸面上，故C错误；

D.抽滤时，布氏漏斗的底部斜口面需正对抽滤瓶的抽气口处，防止布氏漏斗下端液体被吸进减压水泵里，故D错误；

选ABCD；

(3)①蒸氨过程的生成物均是由两种元素组成的化合物， 根据元素守恒，则除氨外其余产物的化学式为CuO、H2O；

②步骤IV中包含多步操作，过滤(a)→得到固体物质→用足量稀硫酸溶解固体(c)→将液体放于蒸发皿中加热→用玻璃棒不断搅拌溶液(b)→至溶液表面析出晶膜(e)→停止加热(d)→过滤 (a)→得到晶体；

(4)①氨气的溶解度随温度升高而降低，温度过高 ，导致氨水浓度降低，所以浸取液为氨水时，反应温度控制为55℃，温度过高铜元素回收率降低。

②浸取液为氨水一碳酸铵混合溶液时，除了一水合氨外， 还有大量的存在 ， 存在水解平衡， 温度变化时， 因平衡发生移动，NH3•H2O浓度变化程度小，所以浸取液为氨水一碳酸铵混合溶液时，铜元素回收率受温度影响较小；

(5)①酸可抑制铜离子水解，加入适量乙酸的目的是调节溶液pH，防止铜离子水解；

②CuSO4•5 H2O加热到 4 5℃时开始失水，图中接真空泵抽气、减压，防止蒸发溶剂时温度过高而使晶体失水。