Question

（16分）膽礬是一種重要工業(yè)用鹽，如電鍍工業(yè)用作全光亮酸性鍍銅主鹽和銅離子添加劑。印染工業(yè)用作媒染劑和精染布的助氧劑。農(nóng)業(yè)上作為殺菌劑。某研究小組擬用廢舊銅器（主要雜質(zhì)為含鐵的化合物）來制備膽礬。設(shè)計(jì)流程如下：

pH值控制可參考下列數(shù)據(jù)

物質(zhì)	開始沉淀時(shí)的pH值	完全沉淀時(shí)的pH值
氫氧化鐵	2.7	3.7
氫氧化亞鐵	7.6	9.6
氫氧化銅	5.2	6.4

請(qǐng)根據(jù)上述流程回答下列問題：
（1）試劑A可選用_____（填字母）。
a．稀H₂SO₄      b．濃H₂SO₄      c．濃FeCl₃溶液      d．濃HNO₃
（2）第②步加入H₂O₂溶液發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式為：_____________________________。
（3）第③步中所加試劑B為________（填化學(xué)式）。調(diào)節(jié)溶液的pH合適的范圍是__________。
（4）操作⑤通常加H₂SO₄調(diào)節(jié)pH＝1是為了：______________________________________。
（5）本流程中多次用到過濾操作，該操作主要用到的玻璃儀器為：       _______________，操作⑥的主要步驟為：        、         。
（6）某同學(xué)認(rèn)為上述流程中所加的試劑A并不理想，需作改進(jìn)，其理由是______________
__________________________________________________________。請(qǐng)你幫助提出一條改進(jìn)方案____________              。

Answer 1

（1）b；
（2）2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O  （2分）
（3）CuO或Cu(OH)₂或Cu₂(OH)₂CO₃等合理答案。（1分）    PH：3.7—5.2（2分）
（4）抑制Cu²⁺水解
（5）漏斗、燒杯、玻璃棒等；（2分）   蒸發(fā)濃縮，冷卻潔凈（各1分）
（6）產(chǎn)生污染環(huán)境的二氧化硫，硫酸利用率低；（2分）加熱，并在稀硫酸中通入氧氣。（2分）

本題來源于真實(shí)的化工工藝，廢舊電器的綜合得用。以廢舊銅器為原料，制備重要工業(yè)用鹽膽礬為主線，綜合考查元素化合物的性質(zhì)、離子反應(yīng)、沉淀的生成和溶解、過濾、溶液酸堿性(pH)的應(yīng)用、鹽類水解、重結(jié)晶等基礎(chǔ)知識(shí)；考查學(xué)生調(diào)控化學(xué)實(shí)驗(yàn)條件的能力、觀察和分析圖表的能力。
從流程來看①是加入濃硫酸，將銅溶解為銅離子，同時(shí)鐵的化合物以二價(jià)或三價(jià)進(jìn)入溶液。第②步加入H₂O₂溶液，將二價(jià)鐵氧化為三價(jià)鐵，第③步再加入CuO調(diào)pH到3.7～5.2之間，過濾除去氫氧化鐵（濾渣），銅離子留在溶液。為了防止銅離子在加熱濃縮時(shí)水解，加入硫酸控制酸度，抑制水解。當(dāng)溶液濃縮到一定程度，冷卻即可結(jié)晶出膽礬，過濾即得產(chǎn)品。第（6）小題要求較高，主要是考查考生對(duì)簡單實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)或改進(jìn)的能力。從綠色化學(xué)理念來看，加入濃硫酸與銅反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生污染環(huán)境的二氧化硫，硫酸利用率也較低；可考慮在加熱的條件下，加入稀硫酸，同時(shí)通入氧氣。上述問題得以解決。本小問回答有一定的開放性，給不同水平的考生以施展能力的空間。