Question

硫酸銅是一種應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膽礬（CuSO₄?5H₂ O）和副產物石膏（CaSO₄?2H₂O）的生產流程示意圖：

膽礬和石膏在不同溫度下的溶解度（g/100g水）見下表．

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

請回答下列問題：
（1）紅棕色濾渣的主要成分是

Fe（OH）₃

；
（2）寫出浸出過程中生成硫酸銅的離子方程式

3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O

；
（3）操作I包括蒸發濃縮、

趁熱過濾

等操作，溫度應該控制在

100

℃左右；
（4）從溶液中分離出硫酸銅晶體的操作Ⅱ應為

冷卻結晶

、

過濾

、洗滌、干燥；晶體用無水乙醇作洗滌液而不用蒸餾水的原因是

減少因晶體溶解而造成的損失

；干燥時采用晾干，不用加熱烘干的原因是

避免加熱過程中晶體受熱分解

．
（5）取樣檢驗是為了確認Fe³⁺是否除凈．有同學設計了以下兩種方案，在實驗室分別對所取樣品按下列方案進行操作：
方案一：取樣于試管→滴加KSCN溶液；   方案二：紙層析→噴KSCN溶液；
①你認為上述兩種方案設計更合理的是

方案二

；
②指出你認為不合理方案存在的問題是

Cu²⁺的藍色對檢驗有干擾

．

Answer 1

分析：（1）由工藝流程圖轉化關系可知，紅褐色濾渣的主要成分為氫氧化鐵．
（2）由工藝流程圖轉化關系可知，由于硫酸的存在，酸過量，硝酸全起氧化劑作用，酸為稀溶液，生成硫酸銅、NO、水．
（3）由表中溶解度關系可知，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，所以應控制在較高的溫度，物質分離較完全，制備的膽礬較純．
（4）從溶液中分離出硫酸銅晶體應為將熱溶液冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥，晶體用無水乙醇作洗滌液而不用蒸餾水是為了 減少晶體溶解損失，不用加熱烘干是為了避免誤讀過高晶體分解；
（5）確認Fe³⁺是否除凈應注意銅離子的顏色造成的干擾；

解答：解：（1）由工藝流程圖轉化關系可知，浸出液中加入石灰漿調節pH值，鐵離子轉化為Fe（OH）₃沉淀析出，紅褐色濾渣的主要成分為Fe（OH）₃，故答案為：Fe（OH）₃．
（2）由于硫酸的存在，且酸過量，硝酸全起氧化劑作用，酸為稀溶液，生成硫酸銅、NO、水，反應離子方程式為3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O
故答案為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（3）由表中溶解度關系可知，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，所以應控制在較高的溫度，溫度應該控制在100℃，制備的膽礬相對較純，
故答案為：100℃；
（4）從溶液中分離出硫酸銅晶體應為將熱溶液冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥，晶體用無水乙醇作洗滌液而不用蒸餾水是為了 減少晶體溶解損失；不用加熱烘干避免晶體分解；
故答案為：冷卻結晶、過濾；減少因晶體溶解而造成的損失；避免加熱過程中晶體受熱分解；
（5）①方案一：取樣于試管→滴加KSCN溶液，由于溶液中含有藍色的銅離子會對現象干擾，不能檢驗鐵離子的存在；方案二：徑向層析→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相中的溶解度不同而達到分離目的，不但可以分辨出鐵離子還能辨別出含有銅離子，故答案為：方案二；             
②取樣于試管→滴加KSCN溶液，由于溶液中含有藍色的銅離子會對現象干擾，不能檢驗鐵離子的存在，故答案為：Cu²⁺的藍色對檢驗有干擾；

點評：本題考查學生對工藝流程的理解、閱讀題目獲取信息能力、物質分離提純等基本操作、作圖能力等，難度中等，要求學生要有扎實的實驗基礎知識和靈活應用信息、基礎知識解決問題的能力．