Question

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．以下是實驗室以孔雀石為原料制備CuSO₄?5H₂O晶體的流程圖：

（1）孔雀石研磨的目的是

 

．浸泡孔雀石的試劑A若選用過量的稀硫酸，則產(chǎn)生的氣體a是

 

 （填化學式）、固體a是

 

 （填化學式）．
（2）使用試劑B的目的是將溶液中的Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺，試劑B宜選用

 

 （填選項序號）．
A．酸性KMnO₄溶液        B．雙氧水        C．濃硝酸       D．氯水
相應的化學反應方程式：

 

．
（3）試劑C的使用目的是調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀予以分離．試劑C宜選用

 

（填選項序號）．
A．稀硫酸       B．NaOH溶液        C．氨水         D．CuO
相應的離子方程式

 

．
（4）1mol氨氣通過加熱的Cu₂（OH）₂CO₃可以產(chǎn)生1.5mol金屬銅，發(fā)生反應的化學方程式：

 

．
（5）常溫下Fe（OH）₃的K_sp=1×10^-39，若要將溶液中的Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，使溶液中c（Fe³⁺）降低至1×10^-3 mol/L，必需將溶液pH調(diào)節(jié)至

 

．

Answer 1

考點：銅金屬及其重要化合物的主要性質(zhì),硅和二氧化硅,鐵的氧化物和氫氧化物

專題：幾種重要的金屬及其化合物

分析：孔雀石經(jīng)研磨后加過量的稀硫酸浸泡，Cu₂（OH）₂CO₃和鐵的氧化物會與硫酸反應，生成氣體a為二氧化碳，固體a為不溶的二氧化硅，溶液a為銅和鐵的硫酸鹽溶液，溶液a中加入試劑B、C將溶液中的Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺，調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀予以分離，得沉淀C為氫氧化鐵，溶液C為硫酸銅溶液．
（1）根據(jù)增大固體表面積，能增大反應速率．Cu₂（OH）₂CO₃會與硫酸反應則產(chǎn)生CO₂氣體，SiO₂不溶；
（2）雙氧水不但能將溶液中的Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺，而且不引入新的雜質(zhì)，其他試劑會引入雜質(zhì)離子．根據(jù)Fe²⁺在酸性條件下與H₂O₂反應生成Fe³⁺和H₂O，配平可得相應的化學反應方程式；
（3）CuO應該能與酸反應，增大溶液pH，使Fe³⁺完全轉(zhuǎn)化為沉淀予以分離，而且不引入雜質(zhì)；稀硫酸不反應，NaOH溶液和氨水會引入雜質(zhì)；     
（4）根據(jù)電子守恒可推知氨氣應被還原為氮氣，然后根據(jù)定量關系和質(zhì)量守恒配平發(fā)生反應的化學方程式：3Cu₂（OH）₂CO₃+4NH₃ 

△   .

 6Cu+3CO₂+9H₂O+2 N₂；
（5）根據(jù)K_sp=c（Fe³⁺）×c³（OH^-）=1×10^-39，把c（Fe³⁺）=1×10^-3 mol/L代入，可得c（OH^-）=1×10^-12mol/L，則c（H⁺）=1×10^-2 mol/L，pH=2．

解答： 解：孔雀石經(jīng)研磨后加過量的稀硫酸浸泡，Cu₂（OH）₂CO₃和鐵的氧化物會與硫酸反應，生成氣體a為二氧化碳，固體a為二氧化硅，溶液a為銅和鐵的硫酸鹽溶液，溶液a中加入試劑B、C將溶液中的Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺，調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀予以分離，得沉淀C為氫氧化鐵，溶液C為硫酸銅溶液．
（1）孔雀石研磨的目的是 增大固體表面積，從而增大反應速率．Cu₂（OH）₂CO₃會與硫酸反應則產(chǎn)生CO₂氣體，固體a是不溶的 SiO₂，
故答案為：增大固體表面積，從而增大反應速率；CO₂；SiO₂；     
（2）試劑B宜選用雙氧水，因為雙氧水不但能將溶液中的Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺，而且不引入新的雜質(zhì)，其他試劑會引入雜質(zhì)離子．根據(jù)Fe²⁺在酸性條件下與H₂O₂反應生成Fe³⁺和H₂O，配平可得相應的化學反應方程式：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O或2FeSO₄+H₂SO₄+H₂O₂=Fe₂（SO₄）₃+2H₂O，
故答案為：B；2FeSO₄+H₂SO₄+H₂O₂=Fe₂（SO₄）₃+2H₂O 或 2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O；
（3）試劑C應該能與酸反應，增大溶液pH，使Fe³⁺完全轉(zhuǎn)化為沉淀予以分離，而且不引入雜質(zhì)，故宜選用CuO，相應的離子方程式CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O；稀硫酸不反應，NaOH溶液和氨水會引入雜質(zhì)，故不適合，
故答案為：D；CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O；
（4）1mol氨氣通過加熱的Cu₂（OH）₂CO₃可以產(chǎn)生1.5mol金屬銅，根據(jù)電子守恒可推知氨氣應被還原為氮氣，然后根據(jù)定量關系和質(zhì)量守恒配平發(fā)生反應的化學方程式：3Cu₂（OH）₂CO₃+4NH₃ 

△   .

 6Cu+3CO₂+9H₂O+2 N₂．故答案為：3Cu₂（OH）₂CO₃+4NH₃ 

△   .

 6Cu+3CO₂+9H₂O+2N₂；
（5）根據(jù)K_sp=c（Fe³⁺）×c³（OH^-）=1×10^-39，把c（Fe³⁺）=1×10^-3 mol/L代入，可得c（OH^-）=1×10^-12mol/L，c（H⁺）=1×10^-2 mol/L，pH=2，
故答案為：2．

點評：本題考查了銅及其重要化合物的性質(zhì)、物質(zhì)的制備、分離與提純，有關Ksp的計算等問題，綜合性較強．