Question

某研究性學(xué)習(xí)小組欲利用所學(xué)知識(shí)制備并提純硫酸銅．所用原料為廢舊銅材（含鐵約2%，其它雜質(zhì)忽略不計(jì)），過程如下：

Ⅰ：制備硫酸銅裝置如圖1，寫出陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)式

Fe-2e^-=Fe²⁺

、

Cu-2e^-=Cu²⁺

．
Ⅱ：提純硫酸銅待反應(yīng)結(jié)束后，取出電極，按照如流程圖2提純得到硫酸銅晶體（CuSO₄?5H₂O）
已知此溶液中Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺形成氫氧化物的pH如下表

離子

開始沉淀的pH

完全沉淀的pH

Fe2+

6.4

8.4

Fe3+

2.4

3.1

Cu2+

5.2

6.5

（1）操作1的名稱是

重結(jié)晶

．
（2）步驟②中可加入

CuO或CuCO₃

（填化學(xué)式）調(diào)節(jié)溶液pH至

3.1～5.2

（填范圍）．
（3）步驟③不能蒸干的原因是

防止硫酸銅晶體失去結(jié)晶水

．
（4）圖3表示硫酸銅晶體在乙醇水混合溶劑中溶解度隨乙醇體積分?jǐn)?shù)的變化曲線，則最適合作為步驟⑥洗滌液是

C

．
A．無(wú)水乙醇            B．蒸餾水
C．95%乙醇溶液        D．飽和硫酸鈉溶液
（5）寫出步驟①發(fā)生反應(yīng)的離子方程式

2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O

．

Answer 1

分析：Ⅰ、廢舊銅材作陽(yáng)極，陽(yáng)極上Fe、Cu失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成Fe²⁺、Cu²⁺；
Ⅱ、（1）操作1是從粗產(chǎn)品中獲得比較純的硫酸銅晶體，應(yīng)采取重結(jié)晶操作；
（2）步驟②的目的是調(diào)節(jié)溶液pH值，將溶液中Fe³⁺的轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵而除去，且銅離子不能沉淀，加入的藥品不能引入新雜質(zhì)，可以用CuO、CuCO₃等，結(jié)合離子開始沉淀與沉淀完全的pH可知，應(yīng)調(diào)節(jié)溶液pH在3.1～5.2之間；
（3）步驟③若蒸干，硫酸銅晶體會(huì)失去結(jié)晶水；
（4）由圖中數(shù)據(jù)可知，乙醇的體積分?jǐn)?shù)越大，硫酸銅的溶解度越小，故洗滌硫酸銅晶體時(shí)，應(yīng)使用體積分?jǐn)?shù)較大的酒精溶液，既可以洗去附著的雜質(zhì)又可以減少硫酸銅晶體的損失；
（5）步驟①加入過氧化氫，將亞鐵離子氧化為鐵離子，便于調(diào)節(jié)溶液pH值除去．

解答：解：Ⅰ、廢舊銅材作陽(yáng)極，陽(yáng)極上Fe、Cu失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成Fe²⁺、Cu²⁺，陽(yáng)極電極反應(yīng)式為：Fe-2e^-=Fe²⁺，Cu-2e^-=Cu²⁺，故答案為：Fe-2e^-=Fe²⁺；Cu-2e^-=Cu²⁺；
Ⅱ、（1）操作1是從粗產(chǎn)品中獲得比較純的硫酸銅晶體，應(yīng)采取重結(jié)晶操作，
故答案為：重結(jié)晶；
（2）步驟②的目的是調(diào)節(jié)溶液pH值，將溶液中Fe³⁺的轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵而除去，且銅離子不能沉淀，加入的藥品不能引入新雜質(zhì)，可以用CuO、CuCO₃等，結(jié)合離子開始沉淀與沉淀完全的pH可知，應(yīng)調(diào)節(jié)溶液pH在3.1～5.2之間，
故答案為：CuO或CuCO₃；3.1～5.2；
（3）步驟③不能蒸干，防止硫酸銅晶體失去結(jié)晶水，
故答案為：防止硫酸銅晶體失去結(jié)晶水；
（4）由圖中數(shù)據(jù)可知，乙醇的體積分?jǐn)?shù)越大，硫酸銅的溶解度越小，故洗滌硫酸銅晶體時(shí)，應(yīng)使用體積分?jǐn)?shù)較大的酒精溶液，既可以洗去附著的雜質(zhì)又可以減少硫酸銅晶體的損失，故選95%乙醇溶液，
故答案為：C；
（5）步驟①加入過氧化氫，將亞鐵離子氧化為鐵離子，便于調(diào)節(jié)溶液pH值除去，離子方程式為：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題以硫酸銅晶體制備為載體，考查電解原理、化學(xué)工藝流程、物質(zhì)的分離提純、對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的理解與調(diào)控等，難度中等，理解工藝流程原理是關(guān)鍵，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與靈活運(yùn)用能力，難度中等．