Question

7．實驗室由含鐵廢銅為原料生產膽礬（CuSO₄•5H₂O）和石膏（CaSO₄•2H₂O）的實驗流程如圖所示：

    相關物質在不同溫度下的溶解度（g/100g水）見下表．

溫度（℃）	20	40	60	80	100
石膏	0.32	0.26	0.15	0.11	0.07
膽礬	32	44.6	61.8	83.8	114

請回答下列問題：
（1）紅褐色濾渣的主要成分是Fe（OH）₃（寫化學式）．
（2）在進行操作I時的最佳溫度是100℃．
（3）從溶液中分離出產品Ⅱ的操作Ⅱ應為冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥．
（4）取樣檢驗步驟中檢驗的是Fe³⁺，檢驗Fe³⁺最靈敏的試劑是大家熟知的KSCN，可以檢驗痕量的Fe³⁺．還可用KI來檢驗：2Fe³⁺+2I^-?2Fe²⁺+I₂，有資料認為這可能是一個可逆反應．Fe³⁺與I^-反應后的溶液顯深紅色，它是I₂溶于KI溶液的顏色．為探究該深紅色溶液中是否含Fe³⁺，進而證明這是否是一個可逆反應，試利用實驗室常用儀器、用品及以下試劑設計方案并填寫位于答題卷的下表．0.1mol/L的FeCl₃、KI、KSCN、NaOH、
H₂SO₄、KMnO₄溶液，CCl₄，蒸餾水．

編號	實驗操作	預期現象和結論
①	在試管中加入少量FeCl3溶液和過量 （填少量、過量）的KI溶液．	深紅色如期出現
②	將試管中的混合溶液轉移至分液漏斗 （填儀器）中，倒入一定量的CCl4， 塞住活塞，充分振蕩（萃取），靜置．	液體分層，上層接近無色，下層紫紅色
③	打開活塞，先放出下層液體，再從分液漏斗的上口中倒出水層于試管中，加入KSCN溶液	出現血紅色，則反應后的混合物中含Fe3+，進而證明這的確是一個可逆反應；反之則不含Fe3+，進而證明不是一個可逆反應

Answer 1

分析 含鐵的廢銅為原料加入稀硫酸和稀硝酸的混合溶液，溶解后得到浸出液，在浸出液中主要含有Cu²⁺、Fe³⁺、H⁺、SO₄^2-，加入石灰漿調節(jié)溶液PH沉淀鐵離子，過濾得到紅褐色濾渣為氫氧化鐵沉淀，依據石膏和藍礬的溶解度，控制100°C，濾液中析出石膏，濾液中主要為硫酸銅，通過加熱蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌，干燥得到硫酸銅晶體；
（1）由工藝流程圖轉化關系可知，紅褐色濾渣的主要成分為氫氧化鐵；
（2）由表中溶解度關系可知，膽礬溶解度隨溫度升高增大，而石膏的溶解度隨溫度升高降低，所以應控制在較高的溫度，物質分離較完全，制備的膽礬較純；
（3）從溶液中分離出硫酸銅晶體應為將熱溶液冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥；
（4）證明2Fe³⁺+2I^-?2Fe²⁺+I₂是可逆反應，可在FeCl₃溶液中加入過量KI溶液，將反應后的液體轉移至分液漏斗中加入四氯化碳萃取，如液體分層，上層接近無色，下層紫紅色，說明生成I₂，再加入KSCN，如深紅色如期出現，說明含有Fe³⁺，為可逆反應，否則不是可逆反應．

解答 解：含鐵的廢銅為原料加入稀硫酸和稀硝酸的混合溶液，溶解后得到浸出液，在浸出液中主要含有Cu²⁺、Fe³⁺、H⁺、SO₄^2-，加入石灰漿調節(jié)溶液PH沉淀鐵離子，過濾得到紅褐色濾渣為氫氧化鐵沉淀，依據石膏和藍礬的溶解度，控制100°C，濾液中析出石膏，濾液中主要為硫酸銅，通過加熱蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌，干燥得到硫酸銅晶體；
（1）由工藝流程圖轉化關系可知，浸出液中加入石灰漿調節(jié)pH值，鐵離子轉化為Fe（OH）₃沉淀析出，紅褐色濾渣的主要成分為Fe（OH）₃；
故答案為：Fe（OH）₃；
（2）由表中溶解度關系可知，膽礬溶解度隨溫度升高增大，而石膏的溶解度隨溫度升高降低，所以應控制在較高的溫度，溫度應該控制在100℃，制備的膽礬相對較純；
故答案為：100；
（3）從溶液中分離出硫酸銅晶體應為將熱溶液冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥；
故答案為：冷卻結晶；洗滌；
（4）證明2Fe³⁺+2I^-?2Fe²⁺+I₂是可逆反應，可在FeCl₃溶液中加入過量KI溶液，將反應后的液體轉移至分液漏斗中加入四氯化碳萃取，如液體分層，上層接近無色，下層紫紅色，說明生成I₂，再加入KSCN，如深紅色如期出現，說明含有Fe³⁺，為可逆反應，否則不是可逆反應，故答案為：

編號	實驗操作	預期現象和結論
①	過量
②	分液漏斗；CCl4；塞住活塞，充分振蕩（萃取），靜置	液體分層，上層接近無色，下層紫紅色
③	打開活塞，先放出下層液體，再從分液漏斗的上口中倒出水層于試管中，加入KSCN溶液	出現血紅色，則反應后的混合物中含Fe3+，進而證明這的確是一個可逆反應；反之則不含Fe3+，進而證明不是一個可逆反應

點評 本題考查學生對工藝流程的理解、閱讀題目獲取信息能力、物質分離提純等基本操作、化學平衡影響因素分析恒容平衡移動原理的應用、實驗設計等，難度中等，要求學生要有扎實的實驗基礎知識和靈活應用信息、基礎知識解決問題的能力．