Question

废弃物的综合利用既有利于节约资源，又有利于保护环境。实验室利用废旧黄铜(Cu、Zn合金，含少量杂质Fe)制备胆矾晶体(CuSO₄·5H₂O)及副产物ZnO。制备流程图如下：

已知：Zn及化合物的性质与Al及化合物的性质相似，pH＞11时Zn(OH)₂能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)₄]^2－。下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol·L^－1计算)。

	Fe3＋	Fe2＋	Zn2＋
开始沉淀的pH	1.1	5.8	5.9
沉淀完全的pH	3.0	8.8	8.9

 
请回答下列问题：
（1）试剂X可能是__________，其作用是____________________。
（2）加入ZnO调节pH=3～4的目的是____________________。
（3）由不溶物生成溶液D的化学方程式为______________________________。
（4）由溶液D制胆矾晶体包含的主要操作步骤是______________________________。
（5）下列试剂可作为Y试剂的是______。
A．ZnO  B．NaOH C．Na₂CO₃    D．ZnSO₄
若在滤液C中逐滴加入盐酸直到过量，则产生的现象是______________________________。
（6）测定胆矾晶体的纯度(不含能与I^－发生反应的氧化性杂质)：准确称取0.5000g胆矾晶体置于锥形瓶中，加适量水溶解，再加入过量KI，用0.1000mol·L^－1Na₂S₂O₃标准溶液滴定至终点，消耗Na₂S₂O₃标准溶液19.40mL。已知：上述滴定过程中的离子方程式如下：
2Cu^2＋＋4I^－2CuI(白色)↓＋I₂，I₂＋2S₂O₃^2－2I^－＋S₄O₆^2－
①胆矾晶体的纯度为_______________。
②在滴定过程中剧烈摇动(溶液不外溅)锥形瓶，则所测得的纯度将会__________(填“偏高”、“偏低”或“不变”)。

Answer 1

（1）H₂O₂（新制氯水等氧化剂，其它合理答案也给分）（1分），将 Fe²⁺氧化为 Fe³⁺（2分）
（2）与H⁺反应，降低H⁺浓度，促使Fe³⁺彻底水解生成 Fe(OH)₃沉淀而除去。（2分）
（3）Cu+H₂O₂+H₂SO₄ =CuSO₄+2H₂O（2分）
（4）蒸发浓缩、冷却结晶、抽滤（2分）
（5）B（1分），先产生白色沉淀后溶解（1分）（6）①97.00% （2分）②偏高（2分）

试题分析：（1）废旧黄铜加足量稀硫酸，过滤，滤液中含有Fe^2＋、Fe^3＋、Zn^2＋,不溶物是铜。试剂X的作用是将Fe^2＋氧化成Fe^3＋，所以选择绿色氧化剂双氧水。
（2）加入ZnO调节pH=3～4的目的是与H⁺反应，降低H⁺浓度，促使Fe³⁺彻底水解生成 Fe(OH)₃沉淀而除去；
（3）根据不溶物是铜，目的是制备胆矾，写出方程式Cu+H₂O₂+H₂SO₄ =CuSO₄+2H₂O；
（4）从溶液中分离出硫酸铜晶体应为蒸发浓缩、冷却结晶、抽滤；
（5）因为pH>11，Y试剂的目的是让_Zn(OH)2全部生成[Zn(OH)₄]^2－，所以Y试剂选用NaOH，滤液C的主要成分是[Zn(OH)₄]^2－，逐滴加入盐酸直到过量，跟AlO₂^－溶液中逐滴加入盐酸直到过量进行类推，所以产生的现象是先产生白色沉淀后溶解；
（6）①2 CuSO₄·5H₂O   ~      2Cu^2＋  ~    I₂     ~     2S₂O₃^2－
1.94×10^－3mol                              19.40mL×10^－3×0.1000mol·L^－1     
胆矾晶体的质量 1.94×10^－3mol ×250g·mol^－1＝0.485g
胆矾晶体的纯度为0.485g/0.5000g＝97.00%
②因为滴定过程中剧烈摇晃锥形瓶会使一部分滴定液残留在玻璃壁上，导致滴定过程中消耗更多的滴定液，所以测得的纯度也会偏高。