Question

14．工業(yè)上以粗銅為原料采取如圖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，發(fā)生反應的化學方程式是4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃．
（2）在保溫去鐵的過程中，為使Fe³⁺沉淀完全，可以向溶液中加入CuO，調節(jié)溶液的pH，根據(jù)下表數(shù)據(jù)，溶液的pH應保持在3.2～4.7范圍．若調節(jié)溶液的pH=4，此時，溶液中c （Fe³⁺）=4.0×10^-6mol•L^-1．[已知該條件下，F(xiàn)e（OH）₃的K_SP=4.0×10^-36]

	氫氧化物開始沉淀時的pH	氫氧化物沉淀完全時的pH
Fe3+ Cu2+	1.9 4.7	3.2 6.7

（3）不用加水的方法調節(jié)溶液pH的原因是加水會將溶液稀釋，不利于將濾液蒸發(fā)濃縮．
（4）進行蒸發(fā)濃縮時，要加適量的硝酸以保持溶液一定的c（H⁺），其目的是（結合離子方程式簡要說明）由于Cu²⁺發(fā)生水解：Cu²⁺+2H₂OCu（OH）₂+2H⁺，加入硝酸可以抑制硝酸銅的水解．
（5）工業(yè)上常利用硝酸銅溶液電鍍銅，電鍍時陰極的電極反應式是Cu²⁺+2e^-=Cu．

Answer 1

分析 由制備流程可知，Cu、Fe均與硝酸反應，為使Fe³⁺沉淀完全，可以向溶液中加入CuO，調節(jié)溶液的pH為3.2～4.7，步驟a為4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，過濾除去氫氧化鐵，濾液中含硝酸銅，加硝酸抑制銅離子水解，蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶得到硝酸銅晶體，以此來解答．

解答 解：由制備流程可知，Cu、Fe均與硝酸反應，為使Fe³⁺沉淀完全，可以向溶液中加入CuO，調節(jié)溶液的pH為3.2～4.7，步驟a為4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，過濾除去氫氧化鐵，濾液中含硝酸銅，加硝酸抑制銅離子水解，蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶得到硝酸銅晶體，
（1）由上述分析可知，步驟a中，還需要通入氧氣和水，發(fā)生反應的化學方程式是4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，故答案為：4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃；
（2）向溶液中加入CuO，調節(jié)溶液的pH目的是鐵離子全部沉淀，銅離子不沉淀，依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析可知pH應為3.2～4.7，調節(jié)溶液的pH=4，此時，溶液中c （Fe³⁺）=$\frac{4.0×1{0}^{-36}}{（1×1{0}^{-10}）^{3}}$=4.0×10^-6mol•L^-1，故答案為：3.2～4.7；4.0×10^-6mol•L^-1；     
（3）Fe³⁺易水解，為利用溶液的蒸發(fā)濃縮，應盡量用濃溶液，即加水會將溶液稀釋，不利于將濾液蒸發(fā)濃縮，
故答案為：加水會將溶液稀釋，不利于將濾液蒸發(fā)濃縮；
（4）進行蒸發(fā)濃縮時，要加適量的硝酸以保持溶液一定的c（H⁺），其目的是由于Cu²⁺發(fā)生水解：Cu²⁺+2H₂OCu（OH）₂+2H⁺，加入硝酸可以抑制硝酸銅的水解，故答案為：由于Cu²⁺發(fā)生水解：Cu²⁺+2H₂OCu（OH）₂+2H⁺，加入硝酸可以抑制硝酸銅的水解；
（5）硝酸銅溶液電鍍銅，電鍍時陰極的電極反應式是Cu²⁺+2e^-=Cu，故答案為：Cu²⁺+2e^-=Cu．

點評 本題考查物質的制備實驗及混合物分離提純的綜合應用，為高頻考點，把握物質的性質、流程中的發(fā)生的反應、混合物分離方法為解答的關鍵，側重分析與實驗能力的考查，注意水解、電化學反應原理的應用，題目難度不大．