Question

【題目】硫酸銅是一種應(yīng)用極其廣泛的化工原料；以下是某工廠用含鐵廢銅為原料生產(chǎn)膽礬（CuSO45H2O）和副產(chǎn)物石膏（CaSO42H2O）的生產(chǎn)流程示意圖：

膽礬和石膏在不同溫度下的溶解度（g/100g水）見(jiàn)表。

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

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）紅棕色濾渣的主要成分是___；

（2）寫出浸出過(guò)程中生成硫酸銅的離子方程式___；

（3）操作I包括蒸發(fā)濃縮、__等操作，溫度應(yīng)該控制在__℃左右；

（4）從溶液中分離出硫酸銅晶體的操作Ⅱ應(yīng)為__、___、洗滌、干燥；晶體用無(wú)水乙醇作洗滌液而不用蒸餾水的原因是__；干燥時(shí)采用晾干，不用加熱烘干的原因是___。

（5）取樣檢驗(yàn)是為了確認(rèn)Fe3+是否除凈。有同學(xué)設(shè)計(jì)了以下兩種方案，在實(shí)驗(yàn)室分別對(duì)所取樣品按下列方案進(jìn)行操作：

方案一：取樣于試管→滴加KSCN溶液； 方案二：紙層析→噴KSCN溶液；

①你認(rèn)為上述兩種方案設(shè)計(jì)更合理的是__；

②指出你認(rèn)為不合理方案存在的問(wèn)題是__。

Answer 1

【答案】Fe（OH）3 3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O 趁熱過(guò)濾 100 冷卻結(jié)晶 過(guò)濾 減少因晶體溶解而造成的損失 避免加熱過(guò)程中晶體受熱分解 方案二 Cu2+的藍(lán)色對(duì)檢驗(yàn)有干擾

【解析】

由題中流程和表中數(shù)據(jù)可知：含鐵廢銅經(jīng)酸浸后加石灰漿調(diào)節(jié)pH，使溶液中的鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀；過(guò)濾除去氫氧化鐵，濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、趁熱過(guò)濾，分離出石膏；分離出石膏后的濾液經(jīng)冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥得到產(chǎn)品。

（1）由工藝流程圖轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，浸出液中加入石灰漿調(diào)節(jié)pH值，鐵離子轉(zhuǎn)化為Fe（OH）3沉淀析出，紅褐色濾渣的主要成分為Fe(OH)3。

（2）浸出過(guò)程中硝酸起氧化劑作用，硫酸表現(xiàn)酸性，銅與混合酸反應(yīng)生成硫酸銅、NO、水，反應(yīng)離子方程式為3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O；

（3）操作I是得到副產(chǎn)物石膏，由表中溶解度關(guān)系可知，膽礬溶解度隨溫度升高增大，而石膏的溶解度隨溫度升高降低，所以應(yīng)在較高溫度趁熱過(guò)濾，溫度應(yīng)該控制在100℃，制備的膽礬相對(duì)較純；

（4）從溶液中分離出硫酸銅晶體的操作是：將熱溶液冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥，膽礬易溶于水，晶體用無(wú)水乙醇作洗滌液而不用蒸餾水是為了減少晶體溶解而造成損失；不用加熱烘干避免晶體分解；

（5）①方案一：取樣于試管→滴加KSCN溶液，由于溶液中含有藍(lán)色的銅離子會(huì)對(duì)現(xiàn)象干擾，不能檢驗(yàn)鐵離子的存在；方案二：紙層析→噴KSCN溶液，紙上層析是利用混合物中各組分在固定相和流動(dòng)相中的溶解度不同而達(dá)到分離目的，不但可以分辨出鐵離子還能辨別出含有銅離子，方案二更合理；

②方案一存在的問(wèn)題是：由于溶液中含有藍(lán)色的銅離子會(huì)對(duì)現(xiàn)象干擾，不能檢驗(yàn)鐵離子的存在。