Question

利用廢的生鐵絲（表面有鐵銹）、硫酸銅廢液(含硫酸亞鐵)和被有機物污染的廢銅粉制備硫酸銅晶體。生產過程如下圖：

試回答下列問題：
(1)鐵絲在投入硫酸銅廢液前需用稀H₂SO₄進行處理，其目的是__________________，可能發生反應的離子方程式有Fe＋2H^＋=Fe^2＋＋H₂↑、_____________________、__________________。
(2)廢銅粉與還原所得銅粉混合灼燒，檢驗發現灼燒后得到的是CuO和少量Cu的混合物。原因是：
①灼燒不充分Cu未被完全氧化。
②CuO未被還原。還原劑是_______________。
(3)為了使灼燒后的混合物充分酸溶，在加入稀H₂SO₄的同時，也加入適量的H₂O₂溶液，并控溫在50～60℃，持續反應1h。請回答下列問題：
①反應時溫度必須控制在50～60℃，溫度不宜過高，這樣操作的目的_____；
②寫出反應的化學方程式：_____________、________________________________。
(4)由硫酸銅溶液得到硫酸銅晶體的實驗操作為________________________。
(5)直接向灼燒后的混合物中加入濃硫酸并加熱進行酸溶，也可達到充分酸溶的目的，但實際操作中較少使用，原因可能是_________________。

Answer 1

(1)除去鐵絲表面的氧化物（2分）Fe₂O₃＋6H^＋=2Fe^3＋＋3H₂O,2Fe^3＋＋Fe=3Fe^2＋，（各3分）
(2)C或CO（2分）(3)①防止雙氧水分解（2分）②CuO＋H₂SO₄=CuSO₄＋H₂O，（3分）
Cu＋H₂O₂＋H₂SO₄=CuSO₄＋2H₂O（3分）(4)蒸發濃縮、冷卻結晶（2分）
(5)生成等量的硫酸銅晶體所消耗的硫酸更多，且會產生污染大氣的氣體SO₂（2分）

解析試題分析：鐵絲在投入硫酸銅廢液前需用稀H₂SO₄進行處理，是為了除去鐵絲表面的氧化物發生反應的離子反應有Fe＋2H^＋=Fe^2＋＋H₂↑、Fe₂O₃＋6H^＋=2Fe^3＋＋3H₂O,2Fe^3＋＋Fe=3Fe^2＋，廢銅粉與還原所得銅粉混合灼燒，檢驗發現灼燒后得到的是CuO和少量Cu的混合物。原因是：①灼燒不充分Cu未被完全氧化。②CuO未被充分還原。所用還原劑應該是C、CO。(3)為了使灼燒后的混合物充分酸溶，在加入稀H₂SO₄的同時，也加入適量的H₂O₂溶液，并控溫在50～60℃，持續反應1h。反應時溫度必須控制在50～60℃，溫度不宜過高是為了防止高溫時雙氧水分解，發生的反應為：CuO＋H₂SO₄=CuSO₄＋H₂O，Cu＋H₂O₂＋H₂SO₄=CuSO₄＋2H₂O(4)硫酸銅為強酸弱堿鹽，由于硫酸沒有揮發性，所以將溶液蒸發濃縮后，利用硫酸銅的溶解度受溫度的影響變化較大。隨溫度的升高而增大，隨溫度的降低而減小。用冷卻結晶法使其析出。(5)若采用直接向灼燒后的混合物中加入濃硫酸并加熱進行酸溶，得到硫酸銅，因為發生反應Cu+2H₂SO₄(濃)=CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，由于一部分硫酸反應生成了二氧化硫氣體污染大氣，所以比稀硫酸與氧化銅反應消耗的硫酸多，故在實際操作中較少。
考點：考查置換反應、復分解反應及氧化還原反應等反應在物質回收利用方面的應用和蒸餾結晶的混合物的分離等相關知識。