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)₂      C．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 1

（1）搅拌、引流 (1分)
（2）2Fe^2＋ +H₂O₂ +2H^＋ →2Fe^3＋ +2H₂O  (2分)
（3）3.7~5.2  (1分) ； BC(2分)
（4）(NH₄)₂SO₄或NH₄HSO₄  (1分，写到一个即给分)
（5）已达恒重  (1分)；+4.2%  (2分)；AD (2分)

试题分析：（1）溶解、过滤需要用到玻璃棒，它的作用是搅拌、引流。
（2）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。
（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，Cu(OH)₂ 来调节溶液的pH。
（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。
（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。坩埚质量（g）（14.52+14.67）/2=" 14.595" 实验1：晶体质量：17.02-14.595=2.425水的质量：17.02-16.07=0.95，水的质量分数：0.95/2.425=0.3917,实验2：晶体质量：18.35-14.595=3.755水的质量：18.35-16.99=1.36，水的质量分数：1.36/3.755=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：0.36，相对误差（0.3769-0.360/0.36=0.042。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，正确。B．该胆矾中含有受热不分解的杂质会使结果偏低。C．加热后坩埚放在干燥器中冷却，不会带来误差。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，正确。