Question

粗CuO是將工業廢銅、廢銅合金等高溫焙燒而成的，雜質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下：

經操作I得到粗膽礬，操作III得到精制膽礬。兩步操作相同，具體包括蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥等步驟。
已知：、、轉化為相應氫氧化物時，開始沉淀和沉淀完全時的pH如下表：

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后發生反應的離子方程式　　　　　　　 　　　　　　　　。（原溶液顯酸性）。
（3）加稀氨水調節pH應調至范圍　　　　　　。下列物質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為CuSO₄、H₂SO₄、________________。
（5）某學生用操作III所得膽礬進行“硫酸銅晶體結晶水含量”的測定，數據記錄如下表所示：

	第一次實驗	第二次實驗
坩堝質量（g）	14.520	14.670
坩堝質量晶體質量（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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，該生此次實驗的相對誤差為　　　　　　　%（保留1位小數），產生實驗誤差的原因可能是
　　　　　　　　（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
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

（1）攪拌、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，寫到一個即給分)
（5）已達恒重  (1分)；+4.2%  (2分)；AD (2分)

試題分析：（1）溶解、過濾需要用到玻璃棒，它的作用是攪拌、引流。
（2）由于雙氧水不穩定，加熱易分解生成氧氣和水。由于在加入雙氧水之前溶液的溫度較高，所以加入3% H₂O₂之前必須進行冷卻操作。由于亞鐵離子沉淀的pH較大，所以必須將其氧化成鐵離子沉淀，因此加入雙氧水的目的是氧化亞鐵離子，反應的離子方程式為2Fe²⁺ + H₂O₂ + 2H⁺＝ 2Fe³⁺ +2H₂O。
（3）要得到膽礬，就必須除去溶液中的鐵離子，則根據沉淀時的pH值可知，調節溶液pH的目的是使Fe³⁺完全轉變成Fe(OH)₃沉淀；鐵離子完全沉淀時的pH＝3.7，而銅離子開始沉淀時的pH＝5.2，所以溶液的pH應調節到3.7～5.2之間。由于在調節pH的同時，不能引入雜質，因此應該選擇氧化銅，Cu(OH)₂ 來調節溶液的pH。
（4）操作III析出膽礬晶體后，溶液中還可能存在的溶質為CuSO₄、H₂SO₄、(NH₄)₂SO₄或NH₄HSO₄。
（5）根據表中的數據兩次實驗都已達恒重故沒必要再進行第三稱量。坩堝質量（g）（14.52+14.67）/2=" 14.595" 實驗1：晶體質量：17.02-14.595=2.425水的質量：17.02-16.07=0.95，水的質量分數：0.95/2.425=0.3917,實驗2：晶體質量：18.35-14.595=3.755水的質量：18.35-16.99=1.36，水的質量分數：1.36/3.755=0.3622,兩次平均水的質量分數：0.3769，五水硫酸銅中水的理論質量數：0.36，相對誤差（0.3769-0.360/0.36=0.042。產生實驗誤差是偏大，即水的質量較多或剩余固體的質量較少，其原因可能是A．加熱前稱量時坩堝未完全干燥有了多余的水，正確。B．該膽礬中含有受熱不分解的雜質會使結果偏低。C．加熱后坩堝放在干燥器中冷卻，不會帶來誤差。D．玻璃棒上沾有的固體未刮入坩堝，有一部分固體沒有得到稱量，相當于剩余的固體質量減小，正確。