Question

6．孔雀石主要含Cu₂（OH）₂CO₃，還含少量鐵的化合物和硅的化合物．以孔雀石為原料可制備CuCl₂•3H₂O及純堿，流程如圖所示．

已知：溶液A只含Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺三種金屬離子，且三種離子沉淀時的pH如表所示．回答下列問題．

金屬離子		Fe3+	Fe2+	Cu2+
pH	氫氧化物開始沉淀	1.9	7.0	4.7
	氫氧化物安全沉淀	3.2	9.0	6.7

（1）E、H的化學(xué)式依次為CO₂、NH₄Cl．
（2）圖中“試劑1”若為H₂O₂，它在流程中的具體作用為Fe²⁺開始沉淀時的pH為7.0，此時Cu²⁺已完全沉淀．所以欲除去Cu²⁺中混有的Fe²⁺，利用雙氧水（也可用氯氣）先將其氧化為Fe³⁺．
（3）加入CuO的作用是調(diào)節(jié)溶液pH，則pH的范圍為3.2≤pH＜4.7．
（4）由溶液C獲得CuCl₂•3H₂O，需要經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥等操作，洗滌CuCl₂•3H₂O晶體需要的主要玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗．

Answer 1

分析 向孔雀石中加入足量稀鹽酸，發(fā)生的反應(yīng)有Cu₂（OH）₂CO₃+4HCl=2CuCl₂+3H₂O+CO₂↑，溶液A只含Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺三種金屬離子，鐵的氧化物溶于稀鹽酸生成鐵鹽、亞鐵鹽和水，然后過濾得到的濾渣中含有Si的氧化物，溶液A中含有含有鐵鹽和亞鐵鹽及CuCl₂，氣體E為CO₂，將氣體CO₂、氣體F和飽和食鹽水混合得到氮肥H和物質(zhì)G，根據(jù)元素守恒知F為NH₃，氮肥H為NH₄Cl，加熱G得到純堿，則G為NaHCO₃；向溶液A中加入試劑1得到溶液B，向溶液B中加入CuO并過濾得到濾液C和沉淀D，從溶液C中能得到CuCl₂.3H₂O，則沉淀D應(yīng)該含有鐵元素，CuO的目的是調(diào)節(jié)溶液的pH，使Fe ³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，根據(jù)元素守恒知，B中含有Fe³⁺、Cu²⁺，則試劑1的目的是將Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺且不能引進雜質(zhì)，應(yīng)該選取雙氧水或氯水；
（1）根據(jù)以上分析E、H的化學(xué)式依次為CO₂、NH₄Cl；
（2）圖中“試劑1”若為H₂O₂，能將Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺且不能引進雜質(zhì)，以便在Cu（OH）₂沉淀之前，通過調(diào)節(jié)溶液pH使Fe（OH）₃沉淀完全；
（3）加入CuO作用是調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀予以分離，且不能沉淀氫氧化銅沉淀；
（4）從溶液中獲取晶體，應(yīng)該采用蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥的方法得到較純凈的晶體，洗滌CuCl₂•3H₂O晶體需要的主要玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗．

解答 解：（1）向孔雀石中加入足量稀鹽酸，發(fā)生的反應(yīng)有Cu₂（OH）₂CO₃+4HCl=2CuCl₂+3H₂O+CO₂↑，E為氣體為CO₂，將氣體CO₂、氣體F和飽和食鹽水混合得到氮肥H和物質(zhì)G，根據(jù)元素守恒知F為NH₃，氮肥H為NH₄Cl，
故答案為：CO₂；NH₄Cl；
（2）Fe²⁺開始沉淀時的pH為7.0，此時Cu²⁺已完全沉淀．所以欲除去Cu²⁺中混有的Fe²⁺，利用雙氧水（也可用氯氣）先將其氧化為Fe³⁺，圖中“試劑1”選用H₂O₂，H₂O₂具有氧化性，在該反應(yīng)中作氧化劑，亞鐵離子具有還原性，發(fā)生H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂0，H₂O₂與Fe²⁺反應(yīng)生成的H₂0為溶劑無污染，不會引入新的雜質(zhì)離子，
故答案為：Fe²⁺開始沉淀時的pH為7.0，此時Cu²⁺已完全沉淀．所以欲除去Cu²⁺中混有的Fe²⁺，利用雙氧水（也可用氯氣）先將其氧化為Fe³⁺． 
 （3）氫氧化物完全沉淀：Fe³⁺pH為3.2，氫氧化物開始沉淀Cu²⁺pH為4.7，加入CuO作用是調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀予以分離，且不能沉淀氫氧化銅沉淀，所以pH取值范圍為3.2≤pH＜4.7，
故答案為：3.2≤pH＜4.7；
（4）為防止結(jié)晶水失水，結(jié)晶水合物通常采用降溫結(jié)晶，由溶液C獲得CuCl₂•3H₂O，從溶液中獲取晶體，應(yīng)該采用蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥的方法得到較純凈的晶體，晶體的洗滌方法：向漏斗中加水至浸沒晶體，待水自然流干后，再重復(fù)2-3次，洗滌CuCl₂•3H₂O晶體需要的主要玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗，
故答案為：冷卻結(jié)晶；玻璃棒、漏斗．

點評 本題考查物質(zhì)制備及物質(zhì)分離和提純，為高考高頻點，側(cè)重考查學(xué)生分析、計算及實驗操作能力，關(guān)鍵是明確實驗原理及基本操作方法，知道流程圖中發(fā)生的反應(yīng)及操作方法是解答的關(guān)鍵，題目難度中等．