Question

11．用废铜（含少量铁）和工业硫酸制备胆矾的过程如下：
废铜→氧化铜→粗硫酸铜溶液→精硫酸铜溶液→胆矾晶体所需的试剂有：浓度大于150g/L工业H₂SO₄、3% H₂O₂溶液、CuCO₃粉末、精密pH试纸．
已知：

离子	Cu2+	Fe2+	Fe3+
开始沉淀时的pH	4.7	5.8	1.9
完全沉淀时的pH	6.7	9.0	3.2

回答下列问题：
（1）实验室灼烧废铜所需仪器除带铁圈的铁架台、酒精灯外，还有坩埚、泥三角、坩埚钳．
（2）检验氧化铜中是否混有单质铜的实验方法是加入稀硫酸，如有不溶于稀硫酸的红色固体，则证明氧化铜中有单质铜，反之则无．
（3）配置100mL浓度大于150g/L工业H₂SO₄，需用98%的硫酸（密度为1.84g/cm³）不少于100mL．所需要的主要定量仪器有100mL容量瓶、10mL量筒．
（4）设计由粗硫酸铜溶液制得纯净胆矾晶体的实验方案（含所需试剂与主要步骤）．
（5）利用反应：2Cu²⁺+4I^-→2CuI↓+I₂； I₂+2S₂O₃^2-→2I^-+S₄O₆^2-
用标准Na₂S₂O₃溶液滴定可以测定胆矾晶体中铜的含量．需要测定的物理量有胆矾晶体质量（m₁）、标准c（Na₂S₂O₃）溶液体积（V₁）．
测定需在pH=3～4溶液中进行．pH太大带来的影响是Cu²⁺沉淀；pH太小对实验的影响是Fe³⁺未除尽．

Answer 1

分析 铜与稀硫酸不反应，需要与氧气或空气反应后再与硫酸反应，废铜渣中铁也发生类似反应，调节pH目的是使铁离子生成氢氧化铁沉淀，过滤，滤液中含硫酸铜；通过蒸发浓缩、冷却结晶析出硫酸铜晶体，以此解题．
（1）灼烧固体样品时必须用到的坩埚、泥三角、坩埚钳；
（2）根据Cu、CuO的性质，用加入稀硫酸，如有不溶于稀硫酸的红色固体，则证明氧化铜中有单质铜；
（3）根据稀释定律可求，依据溶液稀释过程中溶质的质量不变计算；
（4）用流程图解答；
（5）根据计算要求可知，每求一个未知数，必知两个数和化学方程式．又根据离子沉淀pH要求可知．

解答 解：（1）灼烧固体样品时必须用到的坩埚、泥三角、坩埚钳，故答案为：坩埚、泥三角、坩埚钳；
（2）Cu不溶稀硫酸，CuO溶稀硫酸，加入稀硫酸，如有不溶于稀硫酸的红色固体，则证明氧化铜中有单质铜，反之则无，故答案为：加入稀硫酸，如有不溶于稀硫酸的红色固体，则证明氧化铜中有单质铜，反之则无；
（3）设需用98%的硫酸xmL，根据稀释定律得：xmL×1.84g/mL×98%=0.1L×150g/L，解得x=8.3mL，故答案为：8.3mL，100mL容量瓶、10mL量筒；
（4）实验方案及所需试剂与主要步骤如图：
，故答案为：；
（5）根据计算要求可知，每求一个未知数，必知两个相关数和化学方程式，胆矾晶体质量（m₁）、标准c（Na₂S₂O₃）溶液体积（V₁）．又根据离子沉淀pH要求可知，Cu²⁺沉淀，Fe³⁺未除尽，故答案为：胆矾晶体质量（m₁）、标准c（Na₂S₂O₃）溶液体积（V₁）．Cu²⁺沉淀，Fe³⁺未除尽．

点评 本题考查物质的制备、分离和提纯，侧重考查实验基本操作能力，明确常见仪器名称及用途、常见物质分离和提纯方法等知识点，考查了氧化还原反应滴定，掌握实验的原理及设计和滴定过程是解题的关键，难度较大．