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(2011•石家庄一模)实验室利用废铜合金(含少量铁和铝)来制取硫酸铜晶体(CuSO4•xH2O)方案如图:金属离子生成氢氧化物沉淀的PH可参考下列数据:Fe3+Fe2+Cu2+Al3+开始沉淀
题目详情
(2011•石家庄一模)实验室利用废铜合金(含少量铁和铝)来制取硫酸铜晶体(CuSO4•xH2O)方案如图:
金属离子生成氢氧化物沉淀的PH可参考下列数据:
请回答:
(1)写出加入混酸后,合金中铜溶解的离子方程式______
(2)若溶解合金时加入的混酸由2L 3mol/L硫酸和1L 2mol/L硝酸混合而成,则反应后生成标准状况下NO的体积最多为______L
(3)加入H2O2的目的是______
(4)为保证产品的纯度,M物质最好选用______(填字母),调节pH的范围为______
a.Cu(OH)2 b.H2SO4 c.NH3•H2O d.Na2CO3
(5)滤液D中加入硫酸的目的为______
(6)从溶液E制得CuSO4•xH2O晶体所需要的步骤为______、______过滤、干燥.
(7)要测定所得硫酸铜晶体I(CuSO4•xH2O).中%的值,下列说法不正确的是______(填字母)
a.称量操作至少要进行4次
b.需将坩埚放在石棉网上进行加热
c.加热后,将坩埚放在石棉网上冷却,会使所测X的值偏小.
金属离子生成氢氧化物沉淀的PH可参考下列数据:
Fe3+ | Fe2+ | Cu2+ | Al3+ | |
开始沉淀时pH | 2.2 | 7.5 | 5.2 | 3.7 |
完全沉淀时pH | 3.2 | 9.0 | 6.7 | 4.7 |
(1)写出加入混酸后,合金中铜溶解的离子方程式______
(2)若溶解合金时加入的混酸由2L 3mol/L硫酸和1L 2mol/L硝酸混合而成,则反应后生成标准状况下NO的体积最多为______L
(3)加入H2O2的目的是______
(4)为保证产品的纯度,M物质最好选用______(填字母),调节pH的范围为______
a.Cu(OH)2 b.H2SO4 c.NH3•H2O d.Na2CO3
(5)滤液D中加入硫酸的目的为______
(6)从溶液E制得CuSO4•xH2O晶体所需要的步骤为______、______过滤、干燥.
(7)要测定所得硫酸铜晶体I(CuSO4•xH2O).中%的值,下列说法不正确的是______(填字母)
a.称量操作至少要进行4次
b.需将坩埚放在石棉网上进行加热
c.加热后,将坩埚放在石棉网上冷却,会使所测X的值偏小.
▼优质解答
答案和解析
向废铜合金中加入稀硫酸和硝酸的混酸,铜铁铝均转化成对应硫酸盐(因有剩余金属,铁应变成了亚铁离子,硝酸根离子完全反应),在滤液A中加入双氧水把将Fe2+氧化为Fe3+,在滤液B中加入氧化铜或氢氧化铜,调节溶液的PH,使Fe3+和Al3+完全沉淀下来,过滤后得滤液D为硫酸铜溶液,加硫酸酸化然后经蒸发浓缩、冷却结晶等步骤得到晶体.
(1)铜只和稀硝酸反应,与稀硫酸不反应;故加入混酸后,合金中铜溶解的离子方程式为:3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O,
故答案为:3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O;
(2)若溶解合金时加入的混酸由2L 3mol/L硫酸和1L 2mol/L硝酸混合而成,则
n(H+)=2L×3mol/L×2+1L×2mol/L=14mol;
n(NO3-)=1L×2mol/L=2 mol;
根据方程式3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O可知:2 molNO3-最多能消耗H+=8mol,说明氢离子过量,硝酸根完全反应,则最多生成NO的物质的量等于硝酸根的物质的量,为2 mol,标准状况下NO的体积最多为2 mol×22.4L/mol=44.8L,
故答案为:44.8;
(3)加入H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+,为把铁完全沉淀做准备,故答案为:将Fe2+氧化为Fe3+;
(4)M物质最好选用 Cu(OH)2,因为不但能增大pH,而且能保证产品的纯度,但H2SO4不反应,NH3•H2O 和Na2CO3会引入新的杂质,故不适合;根据图表分析,pH的范围应保证Fe3+、Al3+完全沉淀,而Cu2+不沉淀,故需调节pH的范围为:4.7≤pH<5.2,
故答案为:a;4.7≤pH<5.2;
(5)Cu2+会水解,加热能促进水解,加入硫酸的目的为 抑制Cu2+的水解抑制Cu2+的水解,故答案为:抑制Cu2+的水解;
(6)从硫酸铜溶液制得CuSO4•xH2O晶体所需要的步骤为:加热蒸发、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,
故答案为:加热蒸发;冷却结晶;
(7)a.称量操作至少要进行4次,包括加热前称量坩埚的质量、坩埚和晶体的总质量,加热后称量、再加热再称量直至质量不再减少为止,故a正确;
b.坩埚可直接加热,不放在石棉网上,故b错误;
c.加热后,将坩埚放在石棉网上冷却,会使固体吸水而质量增加,所测X的值偏小,故c正确,
故答案为:b.
(1)铜只和稀硝酸反应,与稀硫酸不反应;故加入混酸后,合金中铜溶解的离子方程式为:3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O,
故答案为:3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O;
(2)若溶解合金时加入的混酸由2L 3mol/L硫酸和1L 2mol/L硝酸混合而成,则
n(H+)=2L×3mol/L×2+1L×2mol/L=14mol;
n(NO3-)=1L×2mol/L=2 mol;
根据方程式3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O可知:2 molNO3-最多能消耗H+=8mol,说明氢离子过量,硝酸根完全反应,则最多生成NO的物质的量等于硝酸根的物质的量,为2 mol,标准状况下NO的体积最多为2 mol×22.4L/mol=44.8L,
故答案为:44.8;
(3)加入H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+,为把铁完全沉淀做准备,故答案为:将Fe2+氧化为Fe3+;
(4)M物质最好选用 Cu(OH)2,因为不但能增大pH,而且能保证产品的纯度,但H2SO4不反应,NH3•H2O 和Na2CO3会引入新的杂质,故不适合;根据图表分析,pH的范围应保证Fe3+、Al3+完全沉淀,而Cu2+不沉淀,故需调节pH的范围为:4.7≤pH<5.2,
故答案为:a;4.7≤pH<5.2;
(5)Cu2+会水解,加热能促进水解,加入硫酸的目的为 抑制Cu2+的水解抑制Cu2+的水解,故答案为:抑制Cu2+的水解;
(6)从硫酸铜溶液制得CuSO4•xH2O晶体所需要的步骤为:加热蒸发、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,
故答案为:加热蒸发;冷却结晶;
(7)a.称量操作至少要进行4次,包括加热前称量坩埚的质量、坩埚和晶体的总质量,加热后称量、再加热再称量直至质量不再减少为止,故a正确;
b.坩埚可直接加热,不放在石棉网上,故b错误;
c.加热后,将坩埚放在石棉网上冷却,会使固体吸水而质量增加,所测X的值偏小,故c正确,
故答案为:b.
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