胆矾 (CuSO 4 •5H 2 O) 是一种重要工业用盐，某研究小组拟用废旧铜器 ( 主要杂质为含铁的氧化物 ) 来制备胆矾。设计流程如下：
pH 值控制可参考下列数据
| 物质 | 开始沉淀时的 pH 值 | 完全沉淀时的 pH 值 |
| 氢氧化铁 | 2.7 | 3.7 |
| 氢氧化亚铁 | 7.6 | 9.6 |
| 氢氧化铜 | 5.2 | 6.4 |
请根据上述流程回答下列问题：
(1) 试剂 A 可选用 _______ ( 填字母 ) 。
a. 稀 H 2 SO 4 b. 浓 H 2 SO 4 c. 浓 FeCl 3 溶液 d. 浓 HNO 3
(2) 第 ②步加入 H 2 O 2 溶液目的是 _______ 。
(3) 第 ③步中所加试剂 B 为 _______ ( 填化学式 ) 。调节溶液的 pH 合适的范围是 _______ 。
(4) 第 ④步中的滤渣成分为 _______ 。
(5) 操作 ⑤通常加 H 2 SO 4 调节 pH=1 目的： _______ 。
(6) 操作 X 的主要步骤为： _______ 、 _______ 。
(7) 某同学认为上述流程第 ①步中所加的试剂 A 的选项中都不理想，需作改进，请你帮助设计一条改进方案 _______ 。
答案
b 将 Fe 2+ 转化为 Fe 3+ CuO 、 Cu(OH) 2 、 CuCO 3 均可 3.7-5.2 Fe(OH) 3 抑制 Cu 2+ 在加热条件下水解 蒸发浓缩 冷却结晶 加入稀硫酸的同时通入 O 2 ( 或加入 H 2 O 2 )
【分析】
铜与稀硫酸不反应，制备产物为胆矾，不能用硝酸，则试剂 A 为浓硫酸；向溶液中加入过氧化氢，使溶液中的亚铁离子变为铁离子；加入氧化铜或氢氧化铜调节 pH ，使铁离子生成氢氧化铁沉淀；过滤得到滤渣为氢氧化铁，滤液为硫酸铜溶液；调节 pH=1 ，得到的产物含有结晶水，则经蒸发浓缩、冷却结晶得到胆矾晶体。
【详解】
(1) 试剂 A 可选用浓 H 2 SO 4 ，答案为 b ；
(2) 根据表中数据，除去硫酸铜溶液中的铁的离子，需氧化为铁离子，则第 ②步加入 H 2 O 2 溶液目的是将 Fe 2+ 转化为 Fe 3+ ；
(3) 调节 pH ，不引入新的杂质，第 ③步中所加试剂 B 为 CuO 、 Cu(OH) 2 、 CuCO 3 均可；调节溶液的 pH ，使铁离子生成沉淀，而铜离子不能生成沉淀，则合适的范围是 3.7-5.2 ；
(4) 第 ④步中的滤渣成分为 Fe(OH) 3 ；
(5) 硫酸铜溶液加热时，铜离子的水解平衡正向移动，则操作 ⑤通常加 H 2 SO 4 调节 pH=1 目的抑制 Cu 2+ 在加热条件下水解；
(6) 制取的产物中含有结晶水，溶液不能蒸干，则操作 X 的主要步骤为蒸发浓缩、冷却结晶；
(7) 浓硫酸与铜反应生成污染空气的二氧化硫，可加入稀硫酸后通入氧气或加入过氧化氢。
