Question

粗CuO是將工業(yè)廢銅、廢銅合金等高溫焙燒而成的，雜質(zhì)主要是鐵的氧化物及泥沙．以粗CuO為原料制備膽礬的主要流程如圖所示：

經(jīng)操作I得到粗膽礬，操作III得到精制膽礬．兩步操作相同，具體包括蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥等步驟．
已知：Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺轉(zhuǎn)化為相應(yīng)氫氧化物時，開始沉淀和沉淀完全時的pH如表：

	Fe3+	Fe2+	Cu2+
開始沉淀時的pH	2.7	7.6	5.2
完全沉淀時的pH	3.7	9.6	6.4

（1）溶解、過濾需要用到玻璃棒，它的作用是

 

．
（2）寫出加入3% H₂O₂后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式

 

（原溶液顯酸性）．
（3）加稀氨水調(diào)節(jié)pH應(yīng)調(diào)至范圍

 

．下列物質(zhì)可用來替代稀氨水的是

 

．（填字母）
A．NaOH    B．Cu（OH）₂ C．CuO    D．NaHCO₃
（4）操作Ⅲ析出膽礬晶體后，溶液中還可能存在的溶質(zhì)為CuSO₄、H₂SO₄、

 

．
（5）某學(xué)生用操作III所得膽礬進(jìn)行“硫酸銅晶體結(jié)晶水含量”的測定，數(shù)據(jù)記錄如表所示：

	第一次實(shí)驗(yàn)	第二次實(shí)驗(yàn)
坩堝質(zhì)量（g）	14.520	14.670
坩堝質(zhì)量+晶體質(zhì)量（g）	17.020	18.350
第一次加熱、冷卻、稱量（g）	16.070	16.989
第二次加熱、冷卻、稱量（g）	16.070	16.988

兩次都無須再做第三次加熱、冷卻、稱量，理由是

 

，該生此次實(shí)驗(yàn)的相對誤差為

 

%（保留1位小數(shù)），產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)誤差的原因可能是

 

（填字母）．
A．加熱前稱量時坩堝未完全干燥
B．該膽礬中含有受熱不分解的雜質(zhì)
C．加熱后坩堝放在干燥器中冷卻
D．玻璃棒上沾有的固體未刮入坩堝．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：在粗CuO中加入硫酸生成硫酸銅、硫酸鐵、硫酸亞鐵等物質(zhì)，經(jīng)操作I得到粗膽礬，然后加入過氧化氫，將亞鐵離子氧化為鐵離子，使之在銅離子之前沉淀，加氨水調(diào)節(jié)pH值目的是讓三價(jià)鐵離子沉淀，但是銅離子不沉淀，然后調(diào)節(jié)溶液pH1～2之間可得到純凈的硫酸銅溶液，經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可得到膽礬，
（1）溶解時需要玻璃棒攪拌，過濾時需要玻璃棒引流；
（2）過氧化氫與Fe²⁺發(fā)生氧化還原反應(yīng)；
（3）調(diào)節(jié)pH的范圍應(yīng)使Fe³⁺完全沉淀而Cu²⁺不生成沉淀，且盡量不引入新的雜質(zhì)；
（4）因加入氨水，則可能生成（NH₄）₂SO₄ 或NH₄HSO₄；
（5）根據(jù)結(jié)晶水合物中，結(jié)晶水的質(zhì)量=m（容器十晶體）-m（容器十無水硫酸銅），據(jù)化學(xué)方程式可以計(jì)算結(jié)晶水x的值，在測定中若被測樣品中含有加熱揮發(fā)的雜質(zhì)或?qū)嶒?yàn)前容器中有水或玻璃棒上沾有的固體未刮入坩堝，都會造成測量結(jié)果偏高．

解答： 解：在粗CuO中加入硫酸生成硫酸銅、硫酸鐵、硫酸亞鐵等物質(zhì)，經(jīng)操作I得到粗膽礬，然后加入過氧化氫，將亞鐵離子氧化為鐵離子，使之在銅離子之前沉淀，加氨水調(diào)節(jié)pH值目的是讓三價(jià)鐵離子沉淀，但是銅離子不沉淀，然后調(diào)節(jié)溶液pH1～2之間可得到純凈的硫酸銅溶液，經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可得到膽礬，
（1）溶解時需要玻璃棒攪拌，過濾時需要玻璃棒引流，故答案為：攪拌、引流；
（2）過氧化氫與Fe²⁺發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（3）調(diào)節(jié)pH的范圍應(yīng)使Fe³⁺完全沉淀而Cu²⁺不生成沉淀，由表中數(shù)據(jù)可知應(yīng)調(diào)節(jié)pH介于3.7～5.2之間，且盡量不引入新的雜質(zhì)，則可用氫氧化銅、氧化鐵或碳酸銅代替，不能夠用氫氧化鈉或碳酸氫鈉，易引入硫酸鈉雜質(zhì)，
故答案為：3.7～5.2；BC；
（4）因加入氨水，則可能生成（NH₄）₂SO₄ 或NH₄HSO₄，故答案為：（NH₄）₂SO₄ 或NH₄HSO₄；
（5）由表中數(shù)據(jù)可知，由表格中的數(shù)據(jù)，第一次酸硫銅的質(zhì)量為16.070g-14.520g=1.55g，水的質(zhì)量：17.020g-16.070g=0.95g，
第二次酸硫銅的質(zhì)量為：

16.988+16.989

2

g-14.670g=2.3185g，水的質(zhì)量：18.350g-

16.988+16.989

2

g=1.3615g，
硫酸銅的平均質(zhì)量為

1.55g+2.3185g

2

=1.934g，水的平均重量為

0.95g+1.3615g

2

=1.156g，
則n（CuSO₄）=

1.934g

160g/mol

=0.012mol，n（H₂O）=

1.156g

18g/mol

=0.0642mol，
則結(jié)晶水的個數(shù)為

0.0642

0.012

=5.352，
該生此次實(shí)驗(yàn)的相對誤差=

5.352-5

5.352

×100%=+6.6%，
A．加熱前稱量時坩堝未完全干燥，加熱后水揮發(fā)，導(dǎo)致水的質(zhì)量測定結(jié)果偏大，故A正確；
B．該膽礬中含有受熱不分解的雜質(zhì)，會導(dǎo)致硫酸銅質(zhì)量偏小，水的含量偏小，故B錯誤；
C．加熱后坩堝放在干燥器中冷卻，對實(shí)驗(yàn)沒有影響，故C錯誤；
D．玻璃棒上沾有的固體未刮入坩堝，導(dǎo)致固體質(zhì)量偏小，水的質(zhì)量偏大，故D正確．
故答案為：已達(dá)恒重；+6.6%；AD．

點(diǎn)評：本題考查物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�和�?jì)算能力的考查，為高考常見題型，注意根據(jù)流程圖把握實(shí)驗(yàn)的原理和操作方法，難度不大，易錯點(diǎn)為（5），注意把握誤差的計(jì)算方法，從題目本身對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ�求較高，但此題實(shí)際上就來源于課本的學(xué)生實(shí)驗(yàn)，只要學(xué)生認(rèn)真的去操作過、體驗(yàn)過、思考過，就會覺得很熟悉、很簡單．