Question

【题目】胆矾是一种重要的含铜化合物，某课外研究小组用粗铜(含少量)通过不同的化学反应制取胆矾的过程如图：

物质	完全沉淀时的pH
Fe(OH)3	3.2
Fe(OH)2	9.6
Cu(OH)2	6.4

当溶液中被沉淀离子的物质的量浓度小于时，认为该离子沉淀完全。

试回答下列问题：

（1）下列物质中，最适合作为试剂X的是________(填序号)。

A. B. C. D.

（2）由粗铜通过两种途径制取胆矾，与途径Ⅱ相比，途径Ⅰ有明显的两个优点，分别是______________、____________________。

（3）试剂Y可以是______________________(任填一种物质的化学式)。

（4）若溶液C中、的浓度分别为、，则向溶液C中加入少量试剂Y的过程中应控制溶液C的pH范围约为________。

（5）氢化亚铜是一种红色固体，40～50℃时，滤液E和溶液混合反应可得氢化亚铜沉淀，同时得到硫酸和磷酸，该反应的离子方程式为___________________________________，该反应每转移1.5个电子，生成CuH的物质的量为________mol。

（/span>6）纳米氧化亚铜是一种用途广泛的光电材料，电化学法可用铜棒和石墨作电极，电解滤液E获得纳米氧化亚铜，电解过程中无气体产生，则铜棒作________极，生成的电极反应式为______________________，电解过程中滤液E的浓度____________(填“增大”“不变”或“减小”)。

（7）得到晶体，乙醇代替蒸馏水洗涤晶体的目的是______________。

Answer 1

【答案】C 产生等量胆矾途径Ⅰ消耗硫酸少 途径Ⅰ不会产生污染大气的气体 CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3 3.2～3.9 4Cu2++3H3PO2+6H2O=4CuH↓+8H++3H3PO4 0.5mol 阳极 2Cu2++2e+H2O=Cu2O+2H+ 减小 硫酸铜在乙醇中溶解度较小且乙醇易挥发

【解析】

分析由粗铜(含少量Fe)通过不同的化学反应制取胆矾的流程图可知，由粗铜通过两种途径制取胆矾，途径Ⅰ中，铜在空气中加热生成CuO，同时铁生成Fe3O4，固体A为CuO和Fe3O4的混合物，加入足量的稀硫酸，固体A溶解生成硫酸铜、溶液中还含有Fe2+、Fe3+，从后续分离步骤分析，试剂X应为氧化剂，其作用是将Fe2+氧化为Fe3+，便于后面形成Fe(OH)3除去，试剂Y的作用是调节溶液的pH，使Fe3+沉淀；途径II铜直接和浓硫酸加热反应，生成硫酸铜、水和二氧化硫，铁也被氧化成Fe3+，得到溶液C，经分离得到胆矾，可以据此解答。

（1）根据以上分析，试剂X应为氧化剂，其作用是将Fe2+氧化为Fe3+，为了不引入杂质，最适合作为试剂X的是H2O2，故选C，

因此，本题正确答案为：C。

（2）途径II中产生二氧化硫气体不但会产生污染，而且会使部分硫酸因转化成二氧化硫而造成转化率不高，因此与途径Ⅱ相比，途径I有明显的两个优点，分别是产生等量胆矾途径Ⅰ消耗硫酸少，途径Ⅰ不会产生污染大气的气体，

因此，本题正确答案为：产生等量胆矾途径Ⅰ消耗硫酸少；途径Ⅰ不会产生污染大气的气体；

（3）试剂Y的作用是调节溶液的pH，使Fe3+沉淀，为了不引入杂质，因此试剂Y可以是CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3，

因此，本题正确答案为：CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3；

（4）根据制备的最终目的是得到胆矾，要除去铁元素，加入少量试剂Y的过程中应控制溶液C的pH，使Fe3+沉淀完全时，且Cu2+不沉淀，由表中数据可知，Fe3+沉淀完全时pH=3.2，Cu2+沉淀完全时pH=6.4，此时c(OH-)=10-7.6，据此可求出氢氧化铜的溶度积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，则c(H+)=10-3.9，pH=3.9，

因此，本题正确答案为：3.2～3.9；

（5）滤液E中的铜离子和H3PO2溶液混合反应可得氢化亚铜沉淀，同时得到硫酸和磷酸，根据得失电子守恒和电荷守恒，写出反应的离子方程式为4Cu2++3H3PO2+6H2O=4CuH↓+8H++3H3PO4；该反应中每生成4molCuH转移12mol电子，所以每转移1.5NA个电子，生成CuH的物质的量为0.5mol，

因此，本题正确答案为：4Cu2++3H3PO2+6H2O=4CuH↓+8H++3H3PO4；0.5mol；

（6）要生成氧化亚铜，则铜必须失去电子，因此铜作阳极。阴极得到电子，发生还原反应，所以阴极电极反应式为2Cu2++ 2e－+ H2O == Cu2O+2H+，由两电极反应可知，阳极产生的Cu2+小于阴极消耗的Cu2+故电解过程中滤液E的浓度减小，

因此，本题正确答案为：阳极；2Cu2++2e+H2O=Cu2O+2H+；减小；

（7）因为硫酸铜在乙醇中溶解度较小且乙醇易挥发，所以用乙醇代替蒸馏水洗涤硫酸铜晶体，

因此，本题正确答案为：硫酸铜在乙醇中溶解度较小且乙醇易挥发。