Question

【題目】膽礬是一種重要的含銅化合物，某課外研究小組用粗銅(含少量)通過不同的化學反應制取膽礬的過程如圖：

物質	完全沉淀時的pH
Fe(OH)3	3.2
Fe(OH)2	9.6
Cu(OH)2	6.4

當溶液中被沉淀離子的物質的量濃度小于時，認為該離子沉淀完全。

試回答下列問題：

（1）下列物質中，最適合作為試劑X的是________(填序號)。

A. B. C. D.

（2）由粗銅通過兩種途徑制取膽礬，與途徑Ⅱ相比，途徑Ⅰ有明顯的兩個優點，分別是______________、____________________。

（3）試劑Y可以是______________________(任填一種物質的化學式)。

（4）若溶液C中、的濃度分別為、，則向溶液C中加入少量試劑Y的過程中應控制溶液C的pH范圍約為________。

（5）氫化亞銅是一種紅色固體，40～50℃時，濾液E和溶液混合反應可得氫化亞銅沉淀，同時得到硫酸和磷酸，該反應的離子方程式為___________________________________，該反應每轉移1.5個電子，生成CuH的物質的量為________mol。

（/span>6）納米氧化亞銅是一種用途廣泛的光電材料，電化學法可用銅棒和石墨作電極，電解濾液E獲得納米氧化亞銅，電解過程中無氣體產生，則銅棒作________極，生成的電極反應式為______________________，電解過程中濾液E的濃度____________(填“增大”“不變”或“減小”)。

（7）得到晶體，乙醇代替蒸餾水洗滌晶體的目的是______________。

Answer 1

【答案】C 產生等量膽礬途徑Ⅰ消耗硫酸少 途徑Ⅰ不會產生污染大氣的氣體 CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3 3.2～3.9 4Cu2++3H3PO2+6H2O=4CuH↓+8H++3H3PO4 0.5mol 陽極 2Cu2++2e+H2O=Cu2O+2H+ 減小 硫酸銅在乙醇中溶解度較小且乙醇易揮發

【解析】

分析由粗銅(含少量Fe)通過不同的化學反應制取膽礬的流程圖可知，由粗銅通過兩種途徑制取膽礬，途徑Ⅰ中，銅在空氣中加熱生成CuO，同時鐵生成Fe3O4，固體A為CuO和Fe3O4的混合物，加入足量的稀硫酸，固體A溶解生成硫酸銅、溶液中還含有Fe2+、Fe3+，從后續分離步驟分析，試劑X應為氧化劑，其作用是將Fe2+氧化為Fe3+，便于后面形成Fe(OH)3除去，試劑Y的作用是調節溶液的pH，使Fe3+沉淀；途徑II銅直接和濃硫酸加熱反應，生成硫酸銅、水和二氧化硫，鐵也被氧化成Fe3+，得到溶液C，經分離得到膽礬，可以據此解答。

（1）根據以上分析，試劑X應為氧化劑，其作用是將Fe2+氧化為Fe3+，為了不引入雜質，最適合作為試劑X的是H2O2，故選C，

因此，本題正確答案為：C。

（2）途徑II中產生二氧化硫氣體不但會產生污染，而且會使部分硫酸因轉化成二氧化硫而造成轉化率不高，因此與途徑Ⅱ相比，途徑I有明顯的兩個優點，分別是產生等量膽礬途徑Ⅰ消耗硫酸少，途徑Ⅰ不會產生污染大氣的氣體，

因此，本題正確答案為：產生等量膽礬途徑Ⅰ消耗硫酸少；途徑Ⅰ不會產生污染大氣的氣體；

（3）試劑Y的作用是調節溶液的pH，使Fe3+沉淀，為了不引入雜質，因此試劑Y可以是CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3，

因此，本題正確答案為：CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3；

（4）根據制備的最終目的是得到膽礬，要除去鐵元素，加入少量試劑Y的過程中應控制溶液C的pH，使Fe3+沉淀完全時，且Cu2+不沉淀，由表中數據可知，Fe3+沉淀完全時pH=3.2，Cu2+沉淀完全時pH=6.4，此時c(OH-)=10-7.6，據此可求出氫氧化銅的溶度積Ksp[Cu(OH)2]=c(Cu2+)c2(OH-)=1×10-5×10-15.2=10-20.2，若c(Cu2+)=1mol/L，解得c(OH-)=10-10.1，則c(H+)=10-3.9，pH=3.9，

因此，本題正確答案為：3.2～3.9；

（5）濾液E中的銅離子和H3PO2溶液混合反應可得氫化亞銅沉淀，同時得到硫酸和磷酸，根據得失電子守恒和電荷守恒，寫出反應的離子方程式為4Cu2++3H3PO2+6H2O=4CuH↓+8H++3H3PO4；該反應中每生成4molCuH轉移12mol電子，所以每轉移1.5NA個電子，生成CuH的物質的量為0.5mol，

因此，本題正確答案為：4Cu2++3H3PO2+6H2O=4CuH↓+8H++3H3PO4；0.5mol；

（6）要生成氧化亞銅，則銅必須失去電子，因此銅作陽極。陰極得到電子，發生還原反應，所以陰極電極反應式為2Cu2++ 2e－+ H2O == Cu2O+2H+，由兩電極反應可知，陽極產生的Cu2+小于陰極消耗的Cu2+故電解過程中濾液E的濃度減小，

因此，本題正確答案為：陽極；2Cu2++2e+H2O=Cu2O+2H+；減小；

（7）因為硫酸銅在乙醇中溶解度較小且乙醇易揮發，所以用乙醇代替蒸餾水洗滌硫酸銅晶體，

因此，本題正確答案為：硫酸銅在乙醇中溶解度較小且乙醇易揮發。