Question

孔雀石的主要成分為CuCO₃?Cu（OH）₂，某同學設計從孔雀石中冶煉銅的方案如下：
（1）方案1：將它與焦炭一起加熱，可以生成銅、二氧化碳、水．
該反應的化學方程式是

 

（2）方案2：稱量m g孔雀石，步驟1：將孔雀石粉碎后加過量稀硫酸；步驟2：過濾，將濾液分成兩等份．
①寫出孔雀石被稀硫酸溶解的離子方程式

 

②在過濾操作中必須用到的玻璃儀器除了燒杯、玻璃棒還需要

 

．
Ⅰ：在一份中加入過量鐵粉，獲得銅．
③加入鐵粉后得到的銅中含有的固體雜質(zhì)主要是

 

，除去銅中該雜質(zhì)的簡單方法是

 

④該濾液與鐵粉反應的離子有

 

．
⑤某同學直接把濾液與鐵片連接設計成原電池來獲取銅，其負極發(fā)生的電極方程式

 

．
Ⅱ：另一份用來測定孔雀石中銅的含量，步驟如下：
a．在溶液中加入足量KI，發(fā)生的反應為：2Cu²⁺+4I^-=2CuI+I₂
b． 以淀粉為指示劑，用Na₂S₂O₃溶液測定生成的 I₂，
發(fā)生的反應為：I₂+2S₂O₃^2-=2I-+S₂O₆^2-
用去2.0×10^-3mol/L的Na₂S₂O₃溶液V L．當溶液的顏色由藍色變?yōu)?div id="qie22sw" class='quizPutTag' contenteditable='true'> 

色，并半分鐘不恢復時，說明反應恰好完全．根據(jù)以上實驗，測得孔雀石中銅的質(zhì)量分數(shù)

 

（以含m、V的代數(shù)式表示）

Answer 1

考點：銅金屬及其重要化合物的主要性質(zhì),探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：實驗題,幾種重要的金屬及其化合物

分析：（1）孔雀石與焦炭一起加熱，首先發(fā)生分解：CuCO₃?Cu（OH）₂

高溫  .

2CuO+CO₂↑+H₂O，再用焦炭還原發(fā)生：2CuO+C

高溫  .

2Cu+CO₂↑，所以總反應為
CuCO₃?Cu（OH）₂+C

高溫  .

2Cu+2CO₂↑+H₂O；
（2）①孔雀石與稀硫酸反應：CuCO₃?Cu（OH）₂+4H₂SO₄=2CuSO₄+CO₂↑+3H₂O，離子方程式為：CuCO₃?Cu（OH）₂+4H⁺=2Cu²⁺+CO₂↑+3H₂O；
②在過濾操作中必須用到的玻璃儀器除了燒杯、玻璃棒還需要漏斗；
Ⅰ：③在一份中加入過量鐵粉，獲得銅，因為鐵過量所以得到的銅中含有的固體雜質(zhì)主要是過量的鐵粉，除去銅中該雜質(zhì)的簡單方法是將固體投入足量的稀鹽酸或稀硫酸中充分反應后過濾；
④向濾液中加入鐵粉，CuSO₄和H₂SO₄都能與鐵粉反應：CuSO₄+Fe=Cu+FeSO₄，H₂SO₄+Fe=H₂↑+FeSO₄；
⑤把濾液與鐵片連接設計成原電池，即利用鐵還原溶液中的銅離子，所以鐵是負極，反應為：Fe-2e-=Fe²⁺；
Ⅱ：根據(jù)方程式建立關系式：Cu²⁺～S₂O₃²，然后求出銅元素的質(zhì)量，最后求出質(zhì)量百分數(shù)．

解答： 解：（1）孔雀石與焦炭一起加熱，首先發(fā)生分解：CuCO₃?Cu（OH）₂

高溫  .

2CuO+CO₂↑+H₂O，再用焦炭還原發(fā)生：2CuO+C

高溫  .

2Cu+CO₂↑，所以總反應為
CuCO₃?Cu（OH）₂+C

高溫  .

2Cu+2CO₂↑+H₂O，故答案為：CuCO₃?Cu（OH）₂+C

高溫  .

2Cu+2CO₂↑+H₂O；
（2）①孔雀石與稀硫酸反應：CuCO₃?Cu（OH）₂+4H₂SO₄=2CuSO₄+CO₂↑+3H₂O，離子方程式為：CuCO₃?Cu（OH）₂+4 H⁺=2Cu²⁺+CO₂↑+3H₂O，
故答案為：CuCO₃?Cu（OH）₂+4 H⁺=2Cu²⁺+CO₂↑+3H₂O；
②在過濾操作中必須用到的玻璃儀器除了燒杯、玻璃棒還需要漏斗，故答案為：漏斗；
Ⅰ：③在一份中加入過量鐵粉，獲得銅，因為鐵過量所以得到的銅中含有的固體雜質(zhì)主要是過量的鐵粉，除去銅中該雜質(zhì)的簡單方法是將固體投入足量的稀鹽酸或稀硫酸中充分反應后過濾，故答案為：鐵粉；將固體投入足量的稀鹽酸或稀硫酸中充分反應后過濾（或用磁鐵吸出鐵即可）；
④向濾液中加入鐵粉，CuSO₄和H₂SO₄都能與鐵粉反應：CuSO₄+Fe=Cu+FeSO₄，H₂SO₄+Fe=H₂↑+FeSO₄，與鐵粉反應的離子有Cu²⁺、H⁺，故答案為：Cu²⁺、H⁺；
⑤把濾液與鐵片連接設計成原電池，即利用鐵還原溶液中的銅離子，所以鐵是負極，反應為：Fe-2e-=Fe²⁺，故答案：Fe-2e-=Fe²⁺；
Ⅱ：碘遇淀粉變藍色，故選擇淀粉作指示劑，當溶液由藍色變?yōu)闊o色，且半分鐘顏色不再變化說明滴定到達終點，
  Cu²⁺～S₂O₃²
    1         1
  n（Cu²⁺）    2.0×10^-3mol/L×VL．
n（Cu²⁺）=2.0×10^-3Vmol；銅的質(zhì)量2.0×10^-3Vmol×64g/mol=128×10^-3Vg，由于mg孔雀石，加過量的稀硫酸將其溶解，過濾，將濾液分成兩等份，所以一份濾液中含有

mg

2

孔雀石，所以測得孔雀石中銅的質(zhì)量分數(shù)是

128×10 -3Vg

mg 2

×100%=

256×10 -3V

m

×100%，
故答案為：無；

256×10 -3V

m

×100%．

點評：本題考查氧化還原反應的計算，解答本題時注意反應的相關原理和方程式的書寫，利用物質(zhì)的量應用于化學方程式的計算解答，題目難度不大．