Question

工业上常用含铜的粗样（主要成分是CuO、Cu及少量FeO）为原料制取胆矾的生产流程示意图如下图所示：

部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

沉淀物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Cu（OH）2
pH（开始沉淀）	2.3	7.5	5.6
pH（完全沉淀）	3.9	9.7	6.4

（1）粗样溶解时铜参与的化学反应方程式是

 

，
用这种方法溶解粗样存在的主要缺陷是

 

．
（2）流程示意图中加入的试剂X最好选用以下试剂中的

 

（填字母）．
A．氯水
B．双氧水
C．硝酸
D．高锰酸钾
试剂X参与反应的离子方程式为

 

．
（3）为了得到纯净的胆矾晶体，加入的试剂Y通常是

 

（至少写出一种试剂的化学式）．
（4）过滤后，需对滤液进行多步操作，其中必须通过

 

才能有CuSO₄?5H₂O晶体析出．
（5）制得胆矾样品的纯度可用“间接碘量法”，其过程如下：取0.48g胆矾试样溶于水，加入过量的KI固体，充分反应得到产物之一是白色沉淀（CuI），再用0.1000mol?L^-1Na₂S₂O₃标准溶液滴定，达到终点时用去Na₂S₂O₃溶液18.00mL，已知：I₂+2S₂O

2- 3

=2I^-+S₄O

2- 6

，该试样中胆矾的质量分数是

 

．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质,铜金属及其重要化合物的主要性质

专题：几种重要的金属及其化合物

分析：（1）浓硫酸具有强氧化性，可与铜反应生成硫酸铜、二氧化硫和水；生成的二氧化硫可污染环境；
（2）加入氧化剂X时，尽量不要引入杂质；
（3）加入的试剂Y主要起到调节溶液pH的作用，但不能引入新杂质；
（4）从溶液中得到晶体，应进行蒸发、结晶的操作；
（5）根据相关反应的方程式，可得到关系式2Na₂S₂O₃ ～2Cu²⁺，根据反应的关系式计算．

解答： 解：（1）粗铜溶解时使用的是浓硫酸，根据得失电子守恒可知反应的化学反应方程式为Cu+2H₂SO₄（浓）

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，根据该反应可知，产物中含有SO₂，不但会污染环境，还会降低硫酸的利用率，故答案为：Cu+2H₂SO₄（浓）

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；产生污染环境的SO₂，硫酸利用率低；
（2）加入氧化剂X时，尽量不要引入杂质，则应选择双氧水，双氧水把Fe²⁺氧化为Fe³⁺，自身被还原生成水，
反应的离子方程式为2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：B；2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（3）加入的试剂Y主要起到调节溶液pH的作用，但不能引入新杂质，只能选择含有铜的化合物，如Cu（OH）₂、CuCO₃、CuO等，
故答案为：Cu（OH）₂或CuCO₃或CuO等；
（4）从溶液中得到晶体，应进行蒸发、结晶的操作，故答案为：加热蒸发、冷却结晶；
（5）CuCl₂溶液与KI反应的离子方程式为：2Cu²⁺+4I^-═2CuI↓+I₂，且发生I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-，则可得关系式2Na₂S₂O₃ ～2Cu²⁺，
则n（CuSO₄?5H₂O）=n（Na₂S₂O₃）=0.100mol/L×18.00×10^-3L=1.8×10^-3mol，
m（CuSO₄?5H₂O）=1.8×10^-3mol×250g/mol=0.45g，
ω（CuSO₄?5H₂O）=

0.45g

0.48g

×100%=93.75%，
故答案为：93.75%．

点评：本题考查物质的制备实验，侧重于学生的分析能力、实验能力和计算能力的考查，为高考常见题型，注意把握实验的原理和注意事项，难度中等．