Question

20．硫酸铜是一种应用极其广泛的化工原料，易溶于水而不易溶于酒精；铜离子完全沉淀的pH是5左右，铁离子完全沉淀的pH是2左右．以下是某工厂用含铁废铜为原料生产胆矾（CuSO₄•5H₂O）和副产物石膏（CaSO₄•2H₂O）的生产流程示意图：

胆矾和石膏在不同温度下的溶解度（g/100g水）如表．

温度（℃）	20	40	60	80	100
石膏	0.32	0.26	0.15	0.11	0.07
胆矾	32	44.6	61.8	83.8	114

请回答下列问题：
（1）红褐色滤渣的主要成分是Fe（OH）₃；
（2）石灰浆调pH大约要调节到A   
A.2   B.5   C.7   D.10
（3）含铁的废铜和稀硫酸反应的化学方程式Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑；
（4）操作I最后温度应该控制在100℃左右；
（5）从溶液中分离出硫酸铜晶体的操作Ⅱ应为蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥；晶体用无水乙醇作洗涤液而不用蒸馏水的原因是硫酸铜是易溶于水而不易溶于酒精．

Answer 1

分析 （1）根据对应物质的颜色和流程最后得到的是产品可以判定先到的是氢氧化铁；
（2）题目给出的是“某工厂用含铁废铜为原料生产胆矾（CuSO₄•5H₂O）和副产物石膏（CaSO₄•2H₂O）的生产流程示意图”也就是最后得到的才是胆矾，所以开始沉淀掉的应该是铁离子，所以应该结合铁离子完全沉淀掉的条件确定对应的pH；
（3）含铁的废铜中只有铁能够和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气；
（4）操作I控制的温度应该是让石膏的溶解度最小，而胆矾的溶解度达到最大，这样得到的胆矾才会纯度最高；
（5）操作II是为了得到胆矾，此过程应该是蒸发浓缩，由于其溶解度受温度影响较大，所以要降温结晶．在洗涤晶体时要根据题干给出的“硫酸铜是易溶于水而不易溶于酒精”进行．

解答 解：题目给出的流程中间过程得到了石膏，最后得到的是产品，而本流程对应的产品是胆矾而不是氢氧化铁，所以先沉淀掉的是氢氧化铁，后得到石膏，最后得到的胆矾．
（1）根据给出的流程和对应物质只有氢氧化铁是红褐色物质可知，红褐色滤渣的主要成分是 Fe（OH）₃；
（2）由于最后才能得到胆矾，所以在调节pH的时候目的是沉淀掉铁离子，所以根据给出的“铁离子完全沉淀的pH是2左右”，可知石灰浆调pH大约要调节到2；
（3）含铁的废铜中只有铁能够和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，对应的化学方程式 Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑；
（4）操作I控制的温度应该是让石膏的溶解度最小，而胆矾的溶解度达到最大，这样得到的胆矾才会纯度最高，根据给出的温度和溶解度的关系，操作I最后温度应该控制在 100℃左右；
（5）操作II是为了得到胆矾，此过程应该是蒸发浓缩，由于其溶解度受温度影响较大，所以要降温结晶．在洗涤晶体时要根据题干给出的“硫酸铜是易溶于水而不易溶于酒精”进行．
故答案为：
（1）Fe（OH）₃；
（2）A；
（3）Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑；
（4）100；
（5）降温结晶；硫酸铜是易溶于水而不易溶于酒精．

点评 在解此类题时，首先分析题中的反应流程，然后结合学过的知识、题中所给的知识以及题中的问题进行逐一的解答．