解题思路:废铜(主要杂质为Fe)来制备胆矾的流程:将金属全部溶解,再将存在的亚铁离子氧化为铁离子,再结合Cu2+开始沉淀时的pH值,Fe转化为Fe(OH)3更容易除去.加入H2O2,目的是将二价铁转化为三价铁,在III中调节溶液pH值,在这个过程中加了Cu2(OH)2CO3,目的应是调节溶液的酸碱性,所以这里加Cu2(OH)2CO3中和过量的硫酸,控制好溶液的pH值为3.7,刚好此时溶液中三价铁正全转化为Fe(OH)3.当三价铁沉淀完全后,再进行过滤,滤液中剩余的阳离子主要有Cu2+,阴离子有SO42-,再加硫酸,调节溶液pH值=1,目的是抑制Cu2+的水解,再分别进行蒸发、冷却、结晶后,最终得到产品胆矾.
废铜(主要杂质为Fe)来制备胆矾的流程:将金属全部溶解,再将存在的亚铁离子氧化为铁离子,再结合Cu2+开始沉淀时的pH值,可以Fe最终转化为Fe(OH)3更容易除去,保证铜离子不会沉淀,不能引进杂质离子,加入H2O2,目的是将二价铁转化为三价铁,在III中调节溶液pH值,在这个过程中加了Cu2(OH)2CO3,目的应是调节溶液的酸碱性,所以这里加Cu2(OH)2CO3中和过量的硫酸,控制好溶液的pH值为3.7,刚好此时溶液中三价铁正全转化为Fe(OH)3.当三价铁沉淀完全后,再进行过滤,滤液中剩余的阳离子主要有Cu2+,阴离子有SO42-,再加硫酸,调节溶液pH值=1,目的是抑制Cu2+的水解,再分别进行蒸发、冷却、结晶后,最终得到产品胆矾.
(1)A可选用浓H2SO4、加热,稀硫酸不能溶解Cu,而浓FeCl3溶液、浓HNO3会引入杂质,故答案为:b;
(2)H2O2与Fe2+发生氧化还原反应,Fe2+被氧化为Fe3+后,调节pH,更容易除去,所以Ⅰ中加H2O2的目的将亚铁离子氧化为铁离子,故答案为:将Fe2+氧化为Fe3+;
(3)在III中调节溶液pH值,在这个过程中加了Cu2(OH)2CO3,这里加Cu2(OH)2CO3中和过量的硫酸,控制好溶液的pH值为3.7,刚好此时溶液中三价铁正全转化为Fe(OH)3,并且不引入新的杂质,故答案为:除去过量的硫酸;不引入新的杂质;
(4)Ⅲ加热煮沸时,促进铁离子水解,可以得到氢氧化铁沉淀,发生的化学反应的离子方程式为:Fe3++3H2O
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Fe(OH)3↓+3H+,故答案为:Fe3++3H2O
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Fe(OH)3↓+3H+;
(5)V中加H2SO4调节pH=1是为了抑制Cu2+的水解,但是Cu与浓硫酸反应过程中会产生SO2,会对污染环境,这样会使硫酸的利用率低,所以可以向稀硫酸中不断通氧气(或者加H2O2)并加热,故答案为:抑制Cu2+的水解;会产生SO2,会对污染环境,硫酸的利用率低;可以向稀硫酸中不断通氧气(或者加H2O2)并加热.
点评:
本题考点: 物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用;制备实验方案的设计.
考点点评: 本题是一道实验方案的设计题,考查学生物质的制备、除杂等方面的综合知识,注意知识的灵活应用是关键,难度中等.