胆矾是一种重要工业用盐，如电镀工业用作全光亮酸性镀铜主盐和铜离子添加剂。印染工业用作媒染剂和精染布的助氧剂。农业上作为杀菌剂。某研究小组拟用废旧铜器（

题文

（16分）胆矾是一种重要工业用盐，如电镀工业用作全光亮酸性镀铜主盐和铜离子添加剂。印染工业用作媒染剂和精染布的助氧剂。农业上作为杀菌剂。某研究小组拟用废旧铜器（主要杂质为含铁的化合物）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H₂SO₄      b．浓H₂SO₄      c．浓FeCl₃溶液      d．浓HNO₃
（2）第②步加入H₂O₂溶液发生的反应的离子方程式为：_____________________________。
（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）操作⑤通常加H₂SO₄调节pH＝1是为了：______________________________________。
（5）本流程中多次用到过滤操作，该操作主要用到的玻璃仪器为：       _______________，操作⑥的主要步骤为：        、         。
（6）某同学认为上述流程中所加的试剂A并不理想，需作改进，其理由是______________
__________________________________________________________。请你帮助提出一条改进方案____________              。

题型：未知 难度：其他题型

答案

（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、烧杯、玻璃棒等；（2分）   蒸发浓缩，冷却洁净（各1分）
（6）产生污染环境的二氧化硫，硫酸利用率低；（2分）加热，并在稀硫酸中通入氧气。（2分）

解析

本题来源于真实的化工工艺，废旧电器的综合得用。以废旧铜器为原料，制备重要工业用盐胆矾为主线，综合考查元素化合物的性质、离子反应、沉淀的生成和溶解、过滤、溶液酸碱性(pH)的应用、盐类水解、重结晶等基础知识；考查学生调控化学实验条件的能力、观察和分析图表的能力。
从流程来看①是加入浓硫酸，将铜溶解为铜离子，同时铁的化合物以二价或三价进入溶液。第②步加入H₂O₂溶液，将二价铁氧化为三价铁，第③步再加入CuO调pH到3.7～5.2之间，过滤除去氢氧化铁（滤渣），铜离子留在溶液。为了防止铜离子在加热浓缩时水解，加入硫酸控制酸度，抑制水解。当溶液浓缩到一定程度，冷却即可结晶出胆矾，过滤即得产品。第（6）小题要求较高，主要是考查考生对简单实验设计的评价或改进的能力。从绿色化学理念来看，加入浓硫酸与铜反应会产生污染环境的二氧化硫，硫酸利用率也较低；可考虑在加热的条件下，加入稀硫酸，同时通入氧气。上述问题得以解决。本小问回答有一定的开放性，给不同水平的考生以施展能力的空间。

考点

据考高分专家说，试题“（16分）胆矾是一种重要工业用盐，如电镀.....”主要考查你对 [离子共存 ]考点的理解。

离子共存

离子共存：

所谓离子共存实质上就是看离子间是否发生反应。若离子在溶液中发生反应，就不能共存。

因能发生氧化还原反应而不共存的离子有：
（注：“√”表示能发生反应，“×”表示不能发生反应）

S^2-

SO₃^2-

I^-

Fe²⁺

Br^-

Cl^-(H⁺)

MnO₄^-

√

√

√

√

√

√

ClO^-

√

√

√

√

√

√

NO₃^-(H⁺)

√

√

√

√

√

×

Fe³⁺

√

√

√

×

×

×

因能发生复分解反应而不共存的离子有：

• 离子间相互结合生成难溶物或微溶物
  Ba²⁺、Ca²⁺CO₃^2-、SO₃^2-、SO₄^2-Ag⁺CO₃^2-、SO₃^2-、Cl^-
• 离子间相互结合生成气体或挥发性物质
  H⁺CO₃^2-、HCO₃^-、SO₃^2-、HSO₃^-、S^2-、HS^-OH^-NH₄⁺
• 离子间相互结合生成弱电解质
  H⁺ CO₃^2-、SO₃^2-、S^2-、CH₃COO^-、F^-弱酸OH^-NH₄⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Mg²⁺弱碱H⁺水

因能发生双水解的离子有：

Al³⁺CO₃^2-、HCO₃^-、SO₃^2-、HSO₃^-、S₂^-、HS^-、AlO₂^-、ClO^-Fe³⁺CO₃^2-、HCO₃^-、AlO₂^-、ClO^-NH₄⁺SiO₃^2-、AlO₂^-

因发生络合反应而不共存的离子有：

Fe³⁺ SCN^-Ag⁺、Cu²⁺NH₃·H₂O

null

null

null

判断离子是否共存的几种情况：

（1）发生复分解反应，离子不能大量共存。
①有气体产生    如CO₃^2-、SO₃^2-、S^2-、HCO₃^-、HSO₃^-、HS^-等易挥发的弱酸的酸根与H⁺不能大量共存。
②有沉淀生成    如Ba²⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Ag⁺等不能与SO₄^2-、CO₃^2-等大量共存；
                            Mg²⁺、Fe²⁺、Ag⁺、Al³⁺、Zn²⁺、Cu²⁺、Fe³⁺等不能与OH^-大量共存；
                            Pb²⁺与Cl^-，Fe²⁺与S^2-、Ca²⁺与PO₄^3-、Ag⁺与I^-不能大量共存。
③有弱电解质生成   如OH^-、CH₃COO^-、PO₄^3-、HPO₄^2-、H₂PO₄^-、F^-、ClO^-、AlO₂^-、SiO₃^2-、CN^-、C₁₇H₃₅COO^-与H⁺不能大量共存；
                                   一些酸式弱酸根如HCO₃^-、HPO₄^2-、HS^-、H₂PO₄^-、HSO₃^-不能与OH^-大量共存；
                                    NH₄⁺与OH^-不能大量共存。
（2）发生氧化还原反应，离子不能大量共存
①具有较强还原性的离子不能与具有较强氧化性的离子大量共存    如S^2-、HS^-、SO₃^2-、I^-和Fe³⁺不能大量共存。
②在酸性或碱性的介质中由于发生氧化还原反应而不能大量共存    如MnO₄^-、Cr₂O₇^-、NO₃^-、ClO^-与S^2-、HS^-、SO₃^2-、HSO₃^-、I^-、Fe²⁺等不能大量共存；
    SO₃^2-和S^2-在碱性条件下可以共存，但在酸性条件下由于发生2S^2-+SO₃^2-+6H⁺=3S↓+3H₂O不能共存 ；H⁺与S₂O₃^2-不能大量共存。
（3）能水解的阳离子跟能水解的阴离子在水溶液中不能大量共存（双水解）
例：Al³⁺和HCO₃^-、CO₃^2-、HS^-、S^2-、AlO₂^-、ClO^-等；Fe³⁺与CO₃^2-、HCO₃^-、AlO₂^-、ClO^-等不能大量共存。
（4）溶液中能发生络合反应的离子不能大量共存。
如Fe²⁺、Fe³⁺与SCN^-不能大量共存。
主要题目要求的限定：
（1）酸性溶液（H⁺）、碱性溶液（OH^-）、能在加入铝粉后放出可燃气体的溶液、由水电离出的H⁺或OH^-=1×10^-10mol/L的溶液等。
（2）溶液的颜色：有色离子MnO₄^-（紫色）、Fe³⁺（棕黄）、Fe²⁺（浅绿）、Cu²⁺（蓝）、Fe(SCN)₂⁺（红）、Fe(SCN)₆^3-（血红）。
（3）要求“大量共存”还是“不能大量共存”。