Question

【題目】廢棄物的綜合利用既有利于節約資源，又有利于保護環境。實驗室利用廢舊黃銅(Cu、Zn合金，含少量雜質Fe)制備膽礬晶體(CuSO4·5H2O)及副產物ZnO。制備流程圖如下：

已知：Zn及化合物的性質與Al及化合物的性質相似，Zn(OH)2能溶于NaOH溶液。下表列出了幾種離子生成氫氧化物沉淀的pH(開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0mol·L-1計算)。

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

請回答下列問題：

（1）實驗中的過濾操作所用到的玻璃儀器為____________________。

（2）加入ZnO調節pH=a的目的是____________________，a的范圍是___________。

（3）由不溶物E生成溶液D的化學方程式為______________________________。

（4）由溶液D制膽礬晶體包含的主要操作步驟是___________，__________，過濾。

（5）若在濾液C中逐滴加入鹽酸直到過量，則產生的現象是______________________。

（6）若廢舊黃銅的質量為a g，最終得到的膽礬晶體為b g，則該黃銅中銅元素的質量分數為_____________。

Answer 1

【答案】 ⑴玻璃棒、燒杯、漏斗

⑵使溶液中的Fe3+完全沉淀，Zn2+不被沉淀 3.0~5.9

⑶2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O

⑷蒸發濃縮 冷卻結晶 先產生白色沉淀后沉淀溶解

⑹或％

【解析】由流程可知，廢舊黃銅（Cu、Zn合金，含少量雜質Fe）制備膽礬晶體（CuSO45H2O）及副產物ZnO，廢舊黃銅加入過量稀硫酸過濾得到不溶物E為Cu，濾液A為硫酸亞鐵、硫酸鋅，濾液A中加入過氧化氫氧化劑氧化亞鐵離子為鐵離子，加入氧化鋅調節溶液pH使鐵離子全部沉淀，鋅離子不沉淀，過濾得到濾液中加入堿溶液沉淀鋅離子生成氫氧化鋅，灼燒得到氧化鋅；或濾液A中加入過量試劑Y為氫氧化鈉溶液，亞鐵離子全部沉淀，過濾后的濾液中為Na2ZnO2，加入酸反應生成氫氧化鋅沉淀，灼燒得到氧化鋅；不溶物E中通入氧氣同時加入稀硫酸溶液反應生成硫酸銅溶液，蒸發濃縮，冷卻結晶得到硫酸銅晶體；

（1）實驗中的過濾操作所用到的玻璃儀器為玻璃棒、燒杯、漏斗；（2）氧化鋅為堿性氧化物，能與H+反應，降低H+濃度，促使Fe3+徹底水解生成 Fe（OH）3沉淀而除去；鐵離子完全沉淀的pH=3.0，鋅開始沉淀的pH=5.9，所以滿足沉淀鐵離子，鋅離子不沉淀的pH取值范圍為：3.0≤a＜5.9；（3）因為氧氣在酸性溶液中先把銅氧化成氧化銅，當然這是一個微弱的反應，形成一個平衡，但是形成的氧化銅馬上就會被稀硫酸溶解，平衡被打破，反應朝正方向進行，故而逐漸溶解，反應的化學方程式為：2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O；（4）由溶液D制膽礬晶體是從溶液中得到固體，實驗操作需要蒸發濃縮、冷卻結晶以及過濾等操作；（5）Zn及化合物的性質與Al及化合物的性質相似，氫氧化鋅具有兩性，Zn（OH）2能溶于NaOH溶液生成[Zn（OH）4]2-，因此若在濾液C中逐滴加入鹽酸直到過量，則產生的現象是先產生白色沉淀后溶解；（6）若廢舊黃銅的質量為a g，最終得到的膽礬晶體為b g，則根據銅原子守恒可知該黃銅中銅元素的質量分數為。