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：

已知Fe³⁺、Fe²⁺ 、Cu²⁺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：

	Fe3+	Fe2+	Cu2+
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）加入3% H₂O₂之前必须进行操作Ⅱ，操作Ⅱ的名称是                ；
H₂O₂参加反应的离子方程式为                                         。
（2）加稀氨水调节pH的目的是                                          ，pH应调至        范围。下列物质可用来替代稀氨水的是         。
①NaOH       ②Fe₂O₃      ③CuO      ④Na₂CO₃
（3）经操作Ⅰ得到粗胆矾，操作Ⅲ得到精致胆矾。两步操作相同，具体包括         、         、
过滤、        、干燥等步骤。

Answer 1

（12分，每空2分）（1）冷却（1分）；      2Fe²⁺ + H₂O₂ + 2H⁺＝ 2Fe³⁺ +2H₂O（2分）
（2）使Fe³⁺完全转变成Fe(OH)₃沉淀（2分）；3.7～5.2 （2分） ；③（2分）
（4）蒸发浓缩（1分）、降温结晶（1分）、洗涤（1分）

试题分析：（1）由于双氧水不稳定，加热易分解生成氧气和水。由于在加入双氧水之前溶液的温度较高，所以加入3% H₂O₂之前必须进行冷却操作。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。
（2）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来调节溶液的pH，即答案选③。
（3）从溶液中析出胆矾晶体必须通过蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥等操作步骤。