Question

4．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）孔雀石研磨的目的是增大固體表面積，從而增大反應(yīng)速率．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CO₂（填化學(xué)式）、固體a是SiO₂（填化學(xué)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B（填選項(xiàng)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：2FeSO₄+H₂SO₄+H₂O₂=Fe₂（SO₄）₃+2H₂O 或 2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O．
（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D（填選項(xiàng)序號）．
A．稀硫酸　　　　B．NaOH溶液　　C．氨水　　　　　D．CuO
    相應(yīng)的離子方程式CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O．
（4）1mol氨氣通過加熱的Cu₂（OH）₂ CO₃可以產(chǎn)生1.5mol金屬銅，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：3Cu₂（OH）₂CO₃+4NH₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$6Cu+3CO₂+9H₂O+2N₂．

Answer 1

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(yīng)，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(yīng)速率．Cu₂（OH）₂CO₃會與硫酸反應(yīng)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(yīng)生成Fe³⁺和H₂O，配平可得相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式；
（3）CuO應(yīng)該能與酸反應(yīng)，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(yīng)，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(yīng)被還原為氮?dú)�，然后根�?jù)定量關(guān)系和質(zhì)量守恒配平發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：3Cu₂（OH）₂CO₃+4NH₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$6Cu+3CO₂+9H₂O+2 N₂；

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(yīng)，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(yīng)速率．Cu₂（OH）₂CO₃會與硫酸反應(yīng)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(yīng)速率；CO₂；SiO₂；
（2）試劑B宜選用雙氧水，因?yàn)殡p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(yīng)生成Fe³⁺和H₂O，配平可得相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)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(yīng)該能與酸反應(yīng)，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(yīng)的離子方程式CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O；稀硫酸不反應(yīng)，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(yīng)被還原為氮?dú)�，然后根�?jù)定量關(guān)系和質(zhì)量守恒配平發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：3Cu₂（OH）₂CO₃+4NH₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$6Cu+3CO₂+9H₂O+2 N₂，
故答案為：3Cu₂（OH）₂CO₃+4NH₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$6Cu+3CO₂+9H₂O+2N₂；

點(diǎn)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(guān)Ksp的計算等問題，綜合性較強(qiáng)，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．