Question

（1）工業(yè)上以粗銅為原料采取如圖1所示流程制備硝酸銅晶體：

①在步驟a中，還需要通入氧氣和水，其目的是

 

．
②在保溫去鐵的過(guò)程中，為使Fe³⁺沉淀完全，根據(jù)下表數(shù)據(jù)，溶液的pH值應(yīng)保持在

 

范圍．調(diào)節(jié)pH值時(shí)，可以向溶液中加入的試劑是

 

（a） NaOH溶液      （b） 氨水        （c） Cu（OH）₂        （d） CuO

	氫氧化物開(kāi)始沉淀時(shí)的pH	氫氧化物開(kāi)始沉淀時(shí)的pH
Fe3+	1.9	3.2
Cu2+	4.7	6.7

③在操作Ⅰ之前，對(duì)濾液用HNO₃調(diào)節(jié)pH值至1，其目的是（結(jié)合離子方程式說(shuō)明）

 

．
④從濾液中制取硝酸銅晶體的操作Ⅰ的具體步驟是

 

．
（2）圖2是某小組學(xué)生查閱資料后所繪出的硝酸銅晶體[Cu（NO₃）₂?nH₂O]的溶解度曲線（溫度在30℃左右對(duì)應(yīng)不同的晶體），下列說(shuō)法正確的是

 

a．A點(diǎn)時(shí)的溶液為不飽和溶液
b．B點(diǎn)時(shí)兩種晶體可以共存
c．按上述流程最終得到的晶體一定是Cu（NO₃）₂?3H₂O
d．若將C點(diǎn)時(shí)的溶液降溫至30°C以下，可以析出Cu（NO₃）₂?6H₂O晶體．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專(zhuān)題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）粗銅中加入稀硝酸，F(xiàn)e、Cu和稀硝酸反應(yīng)生成Fe（NO₃）₃、Cu（NO₃）₂，同時(shí)生成氮氧化物，氮氧化物和水反應(yīng)生成硝酸，能循環(huán)利用，調(diào)節(jié)溶液的pH，將Fe（NO₃）₃轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，然后過(guò)濾得到濾渣，濾液為Cu（NO₃）₂溶液，向?yàn)V液中加入稀硝酸并調(diào)節(jié)溶液的pH，然后蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾洗滌得到硝酸銅晶體，
①氮氧化物和氧氣、水反應(yīng)生成硝酸，提高原料利用率；
②調(diào)節(jié)溶液的pH使氫氧化鐵完全沉淀，銅離子不產(chǎn)生沉淀，據(jù)此判斷溶液的pH；加入的物質(zhì)不能引進(jìn)新的雜質(zhì)，且要將鐵離子轉(zhuǎn)化為沉淀，增大溶液的pH；
③酸性條件下能抑制銅離子水解；
④從溶液中得到晶體需要蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶和過(guò)濾洗滌；
（2）a．在溶解度曲線上方的溶液為過(guò)飽和溶液；
b．B點(diǎn)時(shí)兩種晶體在水溶液中都達(dá)到飽和；
c．結(jié)晶溫度較低，晶體Cu（NO₃）₂?6H₂O析出；
d．若將C點(diǎn)時(shí)的溶液降溫至30°C以下，如果溶液為過(guò)飽和溶液，可以析出Cu（NO₃）₂?6H₂O晶體．

解答： 解：（1）粗銅中加入稀硝酸，F(xiàn)e、Cu和稀硝酸反應(yīng)生成Fe（NO₃）₃、Cu（NO₃）₂，同時(shí)生成氮氧化物，氮氧化物和水反應(yīng)生成硝酸，能循環(huán)利用，調(diào)節(jié)溶液的pH，將Fe（NO₃）₃轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，然后過(guò)濾得到濾渣，濾液為Cu（NO₃）₂溶液，向?yàn)V液中加入稀硝酸并調(diào)節(jié)溶液的pH，然后蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾洗滌得到硝酸銅晶體，
①氮氧化物有毒，且NO不和水反應(yīng)，通入氧氣和水，氮氧化物和氧氣、水反應(yīng)生成硝酸，硝酸能循環(huán)利用，從而提高原料利用率，且減少污染物的排放，
故答案為：將NO_x轉(zhuǎn)化為硝酸，提高原料的利用率，減少污染物的排放；
②調(diào)節(jié)溶液的pH使氫氧化鐵完全沉淀，銅離子不產(chǎn)生沉淀，當(dāng)溶液的pH在1.9～3.2之間，鐵離子沉淀，而銅離子不產(chǎn)生沉淀，pH為4.7時(shí)銅離子產(chǎn)生沉淀，所以調(diào)節(jié)溶液的pH為3.2--4.7；加入的物質(zhì)不能引進(jìn)新的雜質(zhì)，且要將鐵離子轉(zhuǎn)化為沉淀，增大溶液的pH，氨水和NaOH引進(jìn)新的雜質(zhì)，CuO和氫氧化銅能和氫離子反應(yīng)從而升高溶液的pH，故選cd，
故答案為：3.2--4.7；cd；
③銅離子水解生成氫氧化銅和氫離子，水解方程式為Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺，加入稀硝酸能抑制硝酸銅溶解，故答案為：由于銅離子水解，Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺，加入HNO₃能抑制硝酸銅水解；
④從濾液中制取硝酸銅晶體的操作是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾洗滌，故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾洗滌；
（2）a．在溶解度曲線上方的溶液為過(guò)飽和溶液，所以A點(diǎn)時(shí)的溶液為飽和溶液，故錯(cuò)誤；
b．根據(jù)圖象知，B點(diǎn)時(shí)兩種晶體在水溶液中都達(dá)到飽和，所以二者可以共存，故正確；
c．結(jié)晶溫度較低，晶體以Cu（NO₃）₂?6H₂O析出，故錯(cuò)誤；
d．若將C點(diǎn)時(shí)的溶液降溫至30°C以下，如果溶液為過(guò)飽和溶液，根據(jù)圖象知，可以析出Cu（NO₃）₂?6H₂O晶體，故正確；
故選bd．

點(diǎn)評(píng)：本題以銅和酸的反應(yīng)為載體考查混合物的分離和提純，根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)、基本操作從整體上分析流程圖中各個(gè)步驟發(fā)生的反應(yīng)，知道圖2中曲線上、下區(qū)域表示的含義，注意鹽類(lèi)水解的影響因素，題目難度中等．