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）

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。