Question

16．孔雀石主要成分是Cu₂（OH）₂CO₃，還含少量FeCO₃及Si的化合物，實(shí)驗(yàn)室以孔雀石為原料制備硫酸銅晶體的步驟如下：

（1）步驟Ⅰ中涉及的反應(yīng)用離子方程式表示為Cu₂（OH）₂CO₃+4H⁺=2Cu²⁺+CO₂↑+3H₂O，F(xiàn)eCO₃+2H⁺=Fe²⁺+CO₂↑+H₂O．
（2）步驟Ⅱ中試劑①是b（填代號(hào)）．
a．KMnO₄　　　　　b．H₂O₂         c．Fe粉          d．KSCN
（3）步驟Ⅲ加入CuO的目的是消耗酸使溶液pH升高，便于Fe³⁺形成沉淀除去．
（4）步驟Ⅳ獲得硫酸銅晶體，需要經(jīng)過(guò)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾等操作．
（5）孔雀石與焦炭一起加熱可以生成Cu及其它無(wú)毒物質(zhì)，寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式Cu₂（OH）₂CO₃+C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+2CO₂↑+H₂O．
（6）測(cè)定硫酸銅晶體（CuSO₄•xH₂O）中結(jié)晶水的x值：稱(chēng)取2.4g硫酸銅晶體，加熱至質(zhì)量不再改變時(shí)，稱(chēng)量粉末的質(zhì)量為1.6g．則計(jì)算得x=4.4（計(jì)算結(jié)果精確到0.1）．

Answer 1

分析 孔雀石的主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃，還含少量FeCO₃、Si的化合物，加入稀硫酸反應(yīng)后生成二氧化碳?xì)怏w，過(guò)濾得到二氧化硅固體，得到濾液1為硫酸銅、硫酸亞鐵溶液，“除雜”時(shí)先通入足量過(guò)氧化氫將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，得到溶液2為硫酸銅、硫酸鐵溶液，再加入CuO固體調(diào)節(jié)溶液pH，沉淀鐵離子生成氫氧化鐵沉淀；過(guò)濾得到濾液為硫酸銅溶液，濾液3為硫酸銅溶液，通過(guò)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾洗滌得到硫酸銅晶體；
（1）孔雀石的主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃，還含少量FeCO₃、Si的化合物，步驟Ⅰ中涉及的反應(yīng)是Cu₂（OH）₂CO₃和FeCO₃與硫酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成二氧化碳，
（2）步驟Ⅱ中加入試劑①的目的是氧化亞鐵離子為鐵離子，便于除去，所加試劑能和亞鐵離子反應(yīng)且不能引入新的雜質(zhì)；
（3）步驟Ⅲ加入CuO目的是調(diào)節(jié)溶液的PH使鐵離子全部沉淀；
（4）溶液中得到溶質(zhì)的方法是蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶、過(guò)濾洗滌；
（5）孔雀石與焦炭一起加熱可以生成Cu、二氧化碳和水，依據(jù)原子守恒配平書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式；
（6）稱(chēng)量粉末的質(zhì)量為1.6g為硫酸銅質(zhì)量，受熱前后質(zhì)量變化為結(jié)晶水的質(zhì)量，結(jié)合化學(xué)方程式CuSO₄•xH₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+xH₂O計(jì)算x．

解答 解：孔雀石的主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃，還含少量FeCO₃、Si的化合物，加入稀硫酸反應(yīng)后生成二氧化碳?xì)怏w，過(guò)濾得到二氧化硅固體，得到濾液1為硫酸銅、硫酸亞鐵溶液，“除雜”時(shí)先通入足量過(guò)氧化氫將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，得到溶液2為硫酸銅、硫酸鐵溶液，再加入CuO固體調(diào)節(jié)溶液pH，沉淀鐵離子生成氫氧化鐵沉淀；過(guò)濾得到濾液為硫酸銅溶液，濾液3為硫酸銅溶液，通過(guò)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾洗滌得到硫酸銅晶體；
（1）孔雀石的主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃，還含少量FeCO₃、Si的化合物，步驟Ⅰ中涉及的反應(yīng)是Cu₂（OH）₂CO₃和FeCO₃與硫酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu₂（OH）₂CO₃+4H⁺=2Cu²⁺+CO₂↑+3H₂O，F(xiàn)eCO₃+2H⁺=Fe²⁺+CO₂↑+H₂O；
故答案為：Cu₂（OH）₂CO₃+4H⁺=2Cu²⁺+CO₂↑+3H₂O，F(xiàn)eCO₃+2H⁺=Fe²⁺+CO₂↑+H₂O；
（2）步驟Ⅱ中加入試劑①的目的是氧化亞鐵離子為鐵離子，便于沉淀除去，所加試劑能和亞鐵離子反應(yīng)且不能引入新的雜質(zhì)，
a．KMnO₄溶液加入后，能氧化亞鐵離子，但會(huì)引入鉀離子、錳離子，故a不符合；　　　　
b．加入H₂O₂會(huì)氧化亞鐵離子為鐵離子，過(guò)氧化氫被還原為水，不引入雜質(zhì)，故b符合；       
c．Fe粉不能氧化亞鐵離子，故c不符合；          
d．加入KSCN溶液結(jié)合鐵離子形成絡(luò)合物，不能氧化亞鐵離子，亞鐵離子的存在會(huì)干擾硫酸銅晶體的析出，故d不符合；
故答案為：b；
（3）步驟Ⅲ加入CuO目的是和酸反應(yīng)，調(diào)節(jié)溶液的PH使鐵離子全部沉淀，故答案為：消耗酸使溶液pH升高，便于Fe³⁺形成沉淀除去；
（4）操作Ⅳ是溶液中得到溶質(zhì)的方法是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾洗滌；
故答案為：加熱濃縮；冷卻結(jié)晶；
（5）孔雀石與焦炭一起加熱可以生成Cu、二氧化碳和水，依據(jù)原子守恒配平書(shū)寫(xiě)得到的化學(xué)方程式為：Cu₂（OH）₂CO₃+C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 2Cu+2CO₂↑+H₂O；
故答案為：Cu₂（OH）₂CO₃+C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 2Cu+2CO₂↑+H₂O；
（6）稱(chēng)取2.4g硫酸銅晶體，加熱至質(zhì)量不再改變時(shí)，稱(chēng)量粉末的質(zhì)量為1.6g為硫酸銅質(zhì)量，n（CuSO₄）物質(zhì)的量=$\frac{1.6g}{160g/mol}$=0.01mol，受熱質(zhì)量減少2.4g-1.6g=0.8g，水的物質(zhì)的量=$\frac{0.8g}{18g/mol}$=0.044mol；
CuSO₄•xH₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+xH₂O
              1     x
         0.01mol    0.044mol
 x=4.4
故答案為：4.4．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)分離方法和提純的應(yīng)用，主要是物質(zhì)性質(zhì)的理解應(yīng)用，掌握實(shí)驗(yàn)基本操作和流程分析是關(guān)鍵，題目難度中等．