题目内容
胆矾是一种重要工业用盐，如电镀工业用作全光亮酸性镀铜主盐和离子添加剂．印染工业用作媒染剂和精染布的助氧剂，农业上作为杀菌剂．某研究小组拟用废旧铜器（主要杂质为含铁的化合物）来制备胆矾．设计流程如下：
pH值控制可参考下列数据
请根据上述流程回答下列问题：
（1）试剂A可选用 （填字母）．
a．稀H2SO4b．浓H2SO4c．浓FeCl3溶液d．浓HNO3
（2）第②步加入H2O2溶液发生的反应的离子方程式为： ．
（3）第③步中所加试剂B为 （填化学式）．调节溶液的pH合适的范围是 ．
（4）操作⑤通常加H2SO4调节pH=1是为了： ．
（5）本流程中多次用到过滤操作，该操作主要用到的玻璃仪器为： ，操作⑥的主要步骤为： 、 ．
（6）某同学认为上述流程中所加的试剂A并不理想，需作改进，其理由是 ．请你帮助提出一条改进方案 ．
pH值控制可参考下列数据
| 物质 | 开始沉淀时的pH值 | 完全沉淀时的pH值 |
| 氢氧化铁 | 2.7 | 3.7 |
| 氢氧化亚铁 | 7.6 | 9.6 |
| 氢氧化铜 | 5.2 | 6.4 |
（1）试剂A可选用
a．稀H2SO4b．浓H2SO4c．浓FeCl3溶液d．浓HNO3
（2）第②步加入H2O2溶液发生的反应的离子方程式为：
（3）第③步中所加试剂B为
（4）操作⑤通常加H2SO4调节pH=1是为了：
（5）本流程中多次用到过滤操作，该操作主要用到的玻璃仪器为：
（6）某同学认为上述流程中所加的试剂A并不理想，需作改进，其理由是
考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用
专题：实验设计题
分析：从流程来看①是加入浓硫酸，将铜溶解为铜离子，同时铁的化合物以二价或三价进入溶液．第②步加入H2O2溶液，将二价铁氧化为三价铁，第③步再加入CuO调pH到3.7～5.2之间，过滤除去氢氧化铁（滤渣），铜离子留在溶液．为了防止铜离子在加热浓缩时水解，加入硫酸控制酸度，抑制水解．当溶液浓缩到一定程度，冷却即可结晶出胆矾，过滤即得产品．
（1）A可选用浓H2SO4、加热，稀硫酸不能溶解Cu，而浓FeCl3溶液、浓HNO3会引入杂质；
（2）H2O2与Fe2+发生氧化还原反应；
（3）第③步目的是调节pH值，使氢氧化铁完全沉淀，而氢氧化铜不沉淀；
（4）防止铜离子水解；
（5）过滤操作主要用到的玻璃仪器为漏斗、烧杯、玻璃棒等，操作⑥的主要步骤为蒸发浓缩、冷却结晶以得到硫酸铜晶体；
（6）产生污染环境的二氧化硫，硫酸利用率低．
（1）A可选用浓H2SO4、加热，稀硫酸不能溶解Cu，而浓FeCl3溶液、浓HNO3会引入杂质；
（2）H2O2与Fe2+发生氧化还原反应；
（3）第③步目的是调节pH值，使氢氧化铁完全沉淀，而氢氧化铜不沉淀；
（4）防止铜离子水解；
（5）过滤操作主要用到的玻璃仪器为漏斗、烧杯、玻璃棒等，操作⑥的主要步骤为蒸发浓缩、冷却结晶以得到硫酸铜晶体；
（6）产生污染环境的二氧化硫，硫酸利用率低．
解答：
解：从流程来看①是加入浓硫酸，将铜溶解为铜离子，同时铁的化合物以二价或三价进入溶液．第②步加入H2O2溶液，将二价铁氧化为三价铁，第③步再加入CuO调pH到3.7～5.2之间，过滤除去氢氧化铁（滤渣），铜离子留在溶液．为了防止铜离子在加热浓缩时水解，加入硫酸控制酸度，抑制水解．当溶液浓缩到一定程度，冷却即可结晶出胆矾，过滤即得产品，
（1）A可选用浓H2SO4、加热，稀硫酸不能溶解Cu，而浓FeCl3溶液、浓HNO3会引入杂质，故答案为：b；
（2）H2O2与Fe2+发生氧化还原反应，离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
（3）第③步目的是调节pH值，使用碱性物质，但不能引入新的杂质，故选用CuO或Cu（OH）2或Cu2（OH）2CO3，使PH正好让氢氧化铁完全沉淀，而氢氧化铜不沉淀，故答案为：CuO或Cu（OH）2或Cu2（OH）2CO3；3.7-5.2；
（4）加H2SO4调节pH=1，防止铜离子水解，生成氢氧化铜沉淀，故答案为：抑制Cu2+水解；
（5）过滤操作主要用到的玻璃仪器为漏斗、烧杯、玻璃棒等，操作⑥的主要步骤为蒸发浓缩、冷却结晶以得到硫酸铜晶体，故答案为：漏斗、烧杯、玻璃棒等；蒸发浓缩；冷却结晶；
（6）上述流程中产生污染环境的二氧化硫，硫酸利用率低，可以先加热，并在稀硫酸中通入氧气，这样不好产生二氧化硫气体，以避免污染环境，故答案为：产生污染环境的二氧化硫，硫酸利用率低；加热，并在稀硫酸中通入氧气．
（1）A可选用浓H2SO4、加热，稀硫酸不能溶解Cu，而浓FeCl3溶液、浓HNO3会引入杂质，故答案为：b；
（2）H2O2与Fe2+发生氧化还原反应，离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
（3）第③步目的是调节pH值，使用碱性物质，但不能引入新的杂质，故选用CuO或Cu（OH）2或Cu2（OH）2CO3，使PH正好让氢氧化铁完全沉淀，而氢氧化铜不沉淀，故答案为：CuO或Cu（OH）2或Cu2（OH）2CO3；3.7-5.2；
（4）加H2SO4调节pH=1，防止铜离子水解，生成氢氧化铜沉淀，故答案为：抑制Cu2+水解；
（5）过滤操作主要用到的玻璃仪器为漏斗、烧杯、玻璃棒等，操作⑥的主要步骤为蒸发浓缩、冷却结晶以得到硫酸铜晶体，故答案为：漏斗、烧杯、玻璃棒等；蒸发浓缩；冷却结晶；
（6）上述流程中产生污染环境的二氧化硫，硫酸利用率低，可以先加热，并在稀硫酸中通入氧气，这样不好产生二氧化硫气体，以避免污染环境，故答案为：产生污染环境的二氧化硫，硫酸利用率低；加热，并在稀硫酸中通入氧气．
点评：本题来源于真实的化工工艺，废旧电器的综合利用．以废旧铜器为原料，制备重要工业用盐胆矾为主线，综合考查元素化合物的性质、离子反应、沉淀的生成和溶解、过滤、溶液酸碱性（pH）的应用、盐类水解、重结晶等基础知识，考查了学生调控化学实验条件的能力、观察和分析图表的能力．第（6）小题要求较高，主要是考查考生对简单实验设计的评价或改进的能力．从绿色化学理念来看，加入浓硫酸与铜反应会产生污染环境的二氧化硫，硫酸利用率也较低；可考虑在加热的条件下，加入稀硫酸，同时通入氧气．上述问题得以解决．本小问回答有一定的开放性，给不同水平的考生以施展能力的空间．
练习册系列答案
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