（15分）工业中利用废铜（含有锌、铝等）制取硫酸铜，将适量硝酸分多次加入到铜粉与稀硫酸的混合物中加热，使之反应完全，通过蒸发、结晶得到硫酸铜晶体。下表列出了几种

题型：不详难度：来源：

（15分）工业中利用废铜（含有锌、铝等）制取硫酸铜，将适量硝酸分多次加入到铜粉与稀硫酸的混合物中加热，使之反应完全，通过蒸发、结晶得到硫酸铜晶体。

下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH（开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L^—1计算）。

	开始沉淀的pH	沉淀完全的pH	沉淀溶解的pH
Cu2+	4.4	6.4
Al3+	3.0	5.0	10
Zn2+	5.9	8.9	11

（1）①为了节约原料，硫酸和硝酸的物质的量之比最佳为    ；该反应中产生尾气污染空气，请选择下图中合适的装置吸收尾气   。 

②由表可知Zn(OH)₂能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)₄]^2—，请写出金属锌与氢氧化钠溶液反应的离子方程式    
（2）为了符合绿色化学的要求，某研究性学习小组进行如下设计：
第一组：空气为氧化剂法
将空气或氧气直接通入到铜粉与稀硫酸的混合物中，发现在常温下几乎不反应。向反应液中加少量FeSO₄，即发生反应，生成硫酸铜。反应完全后，加入物质甲调节pH，铁元素全部沉淀(一般认为铁离子的浓度下降到10^-5 mol·L^-1，就认为沉淀完全。已知：K_sp[Fe((OH)₃]≈10^-38，然后过滤、浓缩、结晶。
请回答下列问题：
①方案为了使铁离子全部沉淀，应调节pH至少为    。
②方案中甲物质可选用的是     
A．CaO　   B．NaOH　    C．CuCO₃　     D．Cu₂(OH) ₂CO₃    E．Fe₂(SO₄) ₃
③方案中加入少量FeSO₄可加速铜的氧化，用离子方程式解释其原因    。
第二组：过氧化氢为氧化剂法
将铜粉放到 1.5 mol·L^-1的足量稀硫酸中，控温在50℃加入10%的足量H₂O₂反应0.5 h，升温到60℃，持续反应1 h后，过滤、蒸发浓缩、减压抽滤等，用少量95%的酒精淋洗后晾干，得CuSO₄·5H₂O 。
请回答下列问题：
④用过氧化氢为氧化剂法比流程中采用硝酸和硫酸溶解的优点是   。
⑤用少量95%的酒精淋洗的目的是    。
（3）废铜溶解后经过一系列操作得到硫酸铜溶液，补充完整由溶解液制备纯净硫酸铜溶液的实验步骤    。

答案

（1） ①3∶2 　B 
② Zn+2OH^－+2H₂O=[Zn(OH)₄]^2—+H₂↑
（2）①3   
②CD　  
③4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O；2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
④减少硫酸铜晶体的溶解损失
⑤ 产物是水，无污染  
（3）向溶液中加氢氧化钠溶液至pH为11，充分反应过滤洗涤，向沉淀中加适量稀硫酸溶解，制的硫酸铜溶液。

解析

试题分析：（1）①铜与稀硫酸不反应，加入硝酸做氧化剂使铜溶解，反应为3Cu+3H₂SO₄+2HNO₃=3CuSO₄+2NO+4H₂O,，由方程式知硫酸和硝酸的物质的量之比最佳为3:2；NO不能被氢氧化钠直接吸收，需先与氧气反应生成二氧化氮，在与氢氧化钠反应，故选B装置。②锌与强碱反应生成[Zn(OH)₄]^2—同时应生成氢气；（2）①根据K_sp[Fe((OH)₃]计算，pH至少为3；②加入甲物质是使铁离子沉淀出来，同时不能引入新的杂质，加入不溶于水但与酸反应的铜的化合物，促进铁离子水解生成氢氧化铁沉淀而除去，故选用CuCO₃、Cu₂(OH) ₂CO₃ 、CuO、Cu(OH)₂等。③通入的氧气把亚铁离子氧化为铁离子，铁离子能与铜反应而使其溶解；④硫酸铜晶体溶于水，洗涤时需用饱和硫酸铜溶液或乙醇（盐不易溶解于有机溶剂），降低其溶解损失；⑤双氧水是绿色氧化剂，产物是水无污染；（3）根据信息可以根据铝、锌的氢氧化物溶解于强碱，调节pH得到氢氧化铜沉淀，然后加硫酸溶解制的硫酸铜溶液。