Question

【題目】廢棄物的綜合利用既有利于節(jié)約資源，又有利于保護(hù)環(huán)境。實(shí)驗(yàn)室利用廢舊黃銅(Cu、Zn合金，含少量雜質(zhì)Fe)制備膽礬晶體(CuSO4·5H2O)及副產(chǎn)物ZnO。制備流程圖如下：

已知：Zn及化合物的性質(zhì)與Al及化合物的性質(zhì)相似，Zn(OH)2能溶于NaOH溶液。下表列出了幾種離子生成氫氧化物沉淀的pH(開(kāi)始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0mol·L-1計(jì)算)。

	Fe3+	Fe2+	Zn2+
開(kāi)始沉淀的pH	1.1	5.8	5.9
沉淀完全的pH	3.0	8.8	8.9

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）實(shí)驗(yàn)中的過(guò)濾操作所用到的玻璃儀器為_(kāi)___________________。

（2）加入ZnO調(diào)節(jié)pH=a的目的是____________________，a的范圍是___________。

（3）由不溶物E生成溶液D的化學(xué)方程式為_(kāi)_____________________________。

（4）由溶液D制膽礬晶體包含的主要操作步驟是___________，__________，過(guò)濾。

（5）若在濾液C中逐滴加入鹽酸直到過(guò)量，則產(chǎn)生的現(xiàn)象是______________________。

（6）若廢舊黃銅的質(zhì)量為a g，最終得到的膽礬晶體為b g，則該黃銅中銅元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)____________。

Answer 1

【答案】 ⑴玻璃棒、燒杯、漏斗

⑵使溶液中的Fe3+完全沉淀，Zn2+不被沉淀 3.0~5.9

⑶2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O

⑷蒸發(fā)濃縮 冷卻結(jié)晶 先產(chǎn)生白色沉淀后沉淀溶解

⑹或％

【解析】由流程可知，廢舊黃銅（Cu、Zn合金，含少量雜質(zhì)Fe）制備膽礬晶體（CuSO45H2O）及副產(chǎn)物ZnO，廢舊黃銅加入過(guò)量稀硫酸過(guò)濾得到不溶物E為Cu，濾液A為硫酸亞鐵、硫酸鋅，濾液A中加入過(guò)氧化氫氧化劑氧化亞鐵離子為鐵離子，加入氧化鋅調(diào)節(jié)溶液pH使鐵離子全部沉淀，鋅離子不沉淀，過(guò)濾得到濾液中加入堿溶液沉淀鋅離子生成氫氧化鋅，灼燒得到氧化鋅；或?yàn)V液A中加入過(guò)量試劑Y為氫氧化鈉溶液，亞鐵離子全部沉淀，過(guò)濾后的濾液中為Na2ZnO2，加入酸反應(yīng)生成氫氧化鋅沉淀，灼燒得到氧化鋅；不溶物E中通入氧氣同時(shí)加入稀硫酸溶液反應(yīng)生成硫酸銅溶液，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶得到硫酸銅晶體；

（1）實(shí)驗(yàn)中的過(guò)濾操作所用到的玻璃儀器為玻璃棒、燒杯、漏斗；（2）氧化鋅為堿性氧化物，能與H+反應(yīng)，降低H+濃度，促使Fe3+徹底水解生成 Fe（OH）3沉淀而除去；鐵離子完全沉淀的pH=3.0，鋅開(kāi)始沉淀的pH=5.9，所以滿(mǎn)足沉淀鐵離子，鋅離子不沉淀的pH取值范圍為：3.0≤a＜5.9；（3）因?yàn)檠鯕庠谒嵝匀芤褐邢劝雁~氧化成氧化銅，當(dāng)然這是一個(gè)微弱的反應(yīng)，形成一個(gè)平衡，但是形成的氧化銅馬上就會(huì)被稀硫酸溶解，平衡被打破，反應(yīng)朝正方向進(jìn)行，故而逐漸溶解，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O；（4）由溶液D制膽礬晶體是從溶液中得到固體，實(shí)驗(yàn)操作需要蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶以及過(guò)濾等操作；（5）Zn及化合物的性質(zhì)與Al及化合物的性質(zhì)相似，氫氧化鋅具有兩性，Zn（OH）2能溶于NaOH溶液生成[Zn（OH）4]2-，因此若在濾液C中逐滴加入鹽酸直到過(guò)量，則產(chǎn)生的現(xiàn)象是先產(chǎn)生白色沉淀后溶解；（6）若廢舊黃銅的質(zhì)量為a g，最終得到的膽礬晶體為b g，則根據(jù)銅原子守恒可知該黃銅中銅元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為。