Question

【題目】垃圾分類正在全國逐漸推廣，垃圾資源化是可持續、綠色發展的重要途徑。由金屬廢料(主要含鐵、銅和它們的氧化物)制得堿式碳酸銅和摩爾鹽[(NH4)2SO4·FeSO4·xH2O]的工藝流程如圖所示：

已知：Ksp[Fe(OH)3]=1×10-38，Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20，一般認為某離子濃度小于或等于10-5mol/L時，該離子轉化或去除完全。

請回答下列問題：

(1)熱純堿的作用是__，H2O2的電子式為__。

(2)調pH步驟可選用的試劑為__。

A．CuO B．Cu(OH)2 C．Fe2O3 D．Fe(OH)3

(3)若所得溶液中c(Cu2+)=0.22mol·L-1，則需要調節的pH范圍是__。

(4)溶液1經過加熱、蒸發至__時，自然冷卻即可得到晶體，然后抽濾，用酒精洗滌晶體，酒精洗滌的目的是__。

(5)寫出該流程中生成堿式碳酸銅的離子方程式__。

(6)取3.92g摩爾鹽產品，在隔絕空氣的條件下加熱至135°C時完全失去結晶水，此時固體質量為2.84g，則該摩爾鹽結晶水個數x=__。

Answer 1

【答案】去除廢料表面的油污 AB 3~4.5 溶液表面出現晶膜(或溶液中出現晶體) 除去晶體表面水分 2Cu2++3CO32-+2H2O=Cu2(OH)2CO3↓+2HCO3-(或2Cu2++2CO32-+H2O=Cu2(OH)2CO3↓+CO2↑) 6

【解析】

加入熱的純堿液，金屬廢料(主要含鐵、銅和它們的氧化物)中的主要成分都不發生反應，所以熱的純堿液的作用只能是去除油污；加入H2SO4、H2O2，鐵及氧化物溶解并轉化為Fe3+，銅及氧化物溶解生成Cu2+；調pH將Fe3+轉化為Fe(OH)3沉淀，用硫酸溶解生成硫酸鐵，再加入還原鐵粉轉化為硫酸亞鐵，加入硫酸銨最后得摩爾鹽。濾液中含有Cu2+，加入Na2CO3溶液發生雙水解反應生成Cu2(OH)2CO3。

(1)由以上分析可知，利用熱的純堿溶液水解使溶液呈較強的堿性，從而達到去除油污的目的，其作用是去除廢料表面的油污，H2O2為共價化合價，既存在O-H共價鍵，又存在O-O共價鍵，其電子式為。答案為：去除廢料表面的油污；；

(2)調pH的目的，是將Fe3+轉化為Fe(OH)3沉淀，同時不引入新的雜質，可選擇CuO、Cu(OH)2，所以可選用的試劑為AB。答案為：AB；

(3) Ksp[Fe(OH)3]=1×10-38，c(Fe3+)=10-5mol/L，c(OH-)=10-11mol/L，pH=3；若所得溶液中c(Cu2+)=0.22mol·L-1，利用Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20，可求得c(OH-)==mol/L，pH=-lg(×10-5)=4.5，則需要調節的pH范圍是3~4.5。答案為：3~4.5；

(4)從溶液1中獲得摩爾鹽晶體，需經過加熱、蒸發至溶液表面出現晶膜(或溶液中出現晶體)時；自然冷卻即可得到晶體，然后抽濾，為防烘干時晶體失去結晶水，所以不能采用烘干的方法，而應用酒精洗滌晶體，酒精洗滌的目的是除去晶體表面水分。答案為：溶液表面出現晶膜(或溶液中出現晶體)；除去晶體表面水分；

(5)該流程中Cu2+，加入Na2CO3溶液，利用部分離子發生雙水解反應生成Cu2(OH)2CO3，離子方程式為2Cu2++3CO32-+2H2O=Cu2(OH)2CO3↓+2HCO3-(或2Cu2++2CO32-+H2O=Cu2(OH)2CO3↓+CO2↑)。答案為：2Cu2++3CO32-+2H2O=Cu2(OH)2CO3↓+2HCO3-(或2Cu2++2CO32-+H2O=Cu2(OH)2CO3↓+CO2↑)；

(6)m[(NH4)2SO4·FeSO4]= 2.84g，n[(NH4)2SO4·FeSO4]==0.01mol，m(H2O)= 3.92g-2.84g=1.08g，n(H2O)==0.06mol，則該摩爾鹽結晶水個數x==6。答案為：6。