Question

5．孔雀石的主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃，還含少量鐵的氧化物和硅的氧化物．以下是實(shí)驗(yàn)室以孔雀石為原料制備CuSO₄•5H₂O晶體的流程圖：
（1）研磨孔雀石的目的是加快反應(yīng)速率．
浸泡孔雀石的試劑A若選用過量的稀硫酸，則固體a是SiO₂ （填化學(xué)式）．
（2）試劑B的目的是將溶液中的Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺，則試劑B宜選用B （填序號）：
A．酸性KMnO₄溶液      B．雙氧水      C．濃硝酸      D．氯水
相應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O．
（3）試劑C用于調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀予以分離．則試劑C宜選用D（填序號）：
A．稀硫酸        B．NaOH溶液       C．氨水        D．CuO
固體c的化學(xué)式為Fe（OH）₃．
（4）1mol氨氣通過加熱的Cu₂（OH）₂CO₃可以產(chǎn)生1.5mol金屬銅，氨氣被還原產(chǎn)生N₂，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為4NH₃+3Cu₂（OH）₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2N₂+6Cu+3CO₂+9H₂O．

Answer 1

分析 孔雀石的主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃，還含少量鐵的氧化物和硅的氧化物，將孔雀石研磨然后加入試劑A浸泡，得到氣體a、溶液a和固體a，因?yàn)樽罱K得到硫酸銅，且能得到氣體，試劑A為稀硫酸，堿式碳酸銅、鐵的氧化物都能和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鹽，二氧化硅和稀硫酸不反應(yīng)，所以a為CO₂、溶液中溶質(zhì)為硫酸銅、鐵的硫酸鹽，固體a為SiO₂；試劑B的目的是將溶液中的Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺，試劑B應(yīng)該具有強(qiáng)氧化性，能氧化亞鐵離子但不能引進(jìn)新的雜質(zhì)，所以B為雙氧水；
試劑C用于調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀予以分離，加入的物質(zhì)能和稀硫酸反應(yīng)，能將鐵離子轉(zhuǎn)化為沉淀，但不能引進(jìn)新的雜質(zhì)；然后過濾得到固體c和溶液c，將溶液c加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾得到五水硫酸銅，據(jù)此分析解答．

解答 解：孔雀石的主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃，還含少量鐵的氧化物和硅的氧化物，將孔雀石研磨然后加入試劑A浸泡，得到氣體a、溶液a和固體a，因?yàn)樽罱K得到硫酸銅，且能得到氣體，試劑A為稀硫酸，堿式碳酸銅、鐵的氧化物都能和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鹽，二氧化硅和稀硫酸不反應(yīng)，所以a為CO₂、溶液中溶質(zhì)為硫酸銅、鐵的硫酸鹽，固體a為SiO₂；試劑B的目的是將溶液中的Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺，試劑B應(yīng)該具有強(qiáng)氧化性，能氧化亞鐵離子但不能引進(jìn)新的雜質(zhì)，所以B為雙氧水；
試劑C用于調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀予以分離，加入的物質(zhì)能和稀硫酸反應(yīng)，能將鐵離子轉(zhuǎn)化為沉淀，但不能引進(jìn)新的雜質(zhì)；然后過濾得到固體c和溶液c，將溶液c加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾得到五水硫酸銅，
（1）反應(yīng)物的接觸面積越大，反應(yīng)速率越快，所以研磨孔雀石的目的是加快反應(yīng)速率；
浸泡孔雀石的試劑A若選用過量的稀硫酸，只有二氧化硅不和稀硫酸反應(yīng)，則固體a是，
故答案為：加快反應(yīng)速率；SiO₂；
（2）試劑B的目的是將溶液中的Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺，B應(yīng)該具有強(qiáng)氧化性且不能引進(jìn)新的雜質(zhì)，
酸性高錳酸鉀、濃硝酸和氯水都具有強(qiáng)氧化性，能將亞鐵離子氧化為鐵離子同時(shí)產(chǎn)生雜質(zhì)，雙氧水不能產(chǎn)生雜質(zhì)，故選B；
相應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：B；2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O；
（3）試劑C用于調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀予以分離，C能和稀硫酸反應(yīng)導(dǎo)致溶液pH升高，鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，但不能引進(jìn)雜質(zhì)，
A．加入稀硫酸溶液pH降低，鐵離子不能轉(zhuǎn)化為沉淀，故錯(cuò)誤；        
B．加入NaOH溶液，鐵離子、銅離子都產(chǎn)生沉淀，且引進(jìn)新的雜質(zhì)，故錯(cuò)誤；
C．加入氨水，鐵離子、銅離子都產(chǎn)生沉淀，且引進(jìn)新的雜質(zhì)，故錯(cuò)誤；
D．加入CuO，CuO和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和水，導(dǎo)致溶液pH升高，且不引進(jìn)新的雜質(zhì)，故正確；
固體c的化學(xué)式為Fe（OH）₃，
故答案為：D；Fe（OH）₃；
（4）1mol氨氣通過加熱的Cu₂（OH）₂CO₃可以產(chǎn)生1.5mol金屬銅，氨氣被還原產(chǎn)生N₂，則氨氣和堿式碳酸銅的計(jì)量數(shù)之比為1mol：0.75mol=4：3，再結(jié)合原子守恒配平方程式為4NH₃+3Cu₂（OH）₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2N₂+6Cu+3CO₂+9H₂O，故答案為：4NH₃+3Cu₂（OH）₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2N₂+6Cu+3CO₂+9H₂O．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)分離和提純，為高頻考點(diǎn)，涉及試劑的選取、基本實(shí)驗(yàn)操作、除雜等知識點(diǎn)，明確實(shí)驗(yàn)原理是解本題關(guān)鍵，知道每個(gè)過程發(fā)生的反應(yīng)及基本操作方法，注意選取試劑時(shí)不能引進(jìn)新的雜質(zhì)，注意（3）題是利用氫氧化鐵溶解度受pH的影響選取試劑，而不是直接用鐵離子和氫氧根離子反應(yīng)生成氫氧化鐵，為易錯(cuò)點(diǎn)．