Question

孔雀石主要含Cu₂ (OH)₂CO₃，還含少量Fe、Si的化合物。某工廠以孔雀石為主要原料制備CuSO₄·5H₂O及納米材料G，主要步驟如下：

已知該條件下，通過調(diào)節(jié)溶液的酸堿性而使Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺生成沉淀的pH分別如下：

物質(zhì)	開始沉淀時(shí)的pH	完全沉淀時(shí)的pH
Fe(OH)3	2.2	3.2
Fe(OH)2	7.6	9.6
Cu(OH)2	4.7	6.4

請(qǐng)回答下列問題：

（1）寫出孔雀石主要成分Cu₂(OH)₂CO₃與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式　　　　　  　　　　　　　。

（2）溶液A的金屬離子有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺。要檢驗(yàn)其中的Fe²⁺應(yīng)選擇下列試劑中的           。

a．KMnO₄     b．NaOH     c．H₂O₂     d．KSCN

（3）溶液A中的金屬離子有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺。試劑①是一種氧化劑，把Fe²⁺氧化成Fe³⁺的目的是                                  。該工廠選用試劑①最好為下列中的       （填代號(hào)）。

a．H₂O₂     b．空氣       c．Cl₂      d．KSCN

（4）根據(jù)下圖有關(guān)數(shù)據(jù)，你認(rèn)為工業(yè)上氧化操作時(shí)應(yīng)采取的措施是                          。

（5）向溶液B中加入試劑②的化學(xué)式為            ，操作I的名稱是           。

（6）氣體E和氣體F應(yīng)該先通人CaCl₂溶液中的是          （填化學(xué)式）。寫出制備G和H的化學(xué)反應(yīng)方程式                                                                     。

（7）欲測(cè)定溶液A中Fe²⁺的濃度，可用KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，反應(yīng)中MnO₄^－還原為Mn²⁺，則該反應(yīng)的離子方程式為        　　　　　　　　　　　　　　　　    。取A溶液20.00mL，用去0.0240mol／LKMnO₄溶液16.00 mL時(shí)，恰好達(dá)到滴定終點(diǎn)，則A溶液中Fe²⁺濃度為     。

 

Answer 1

（1）Cu₂(OH)₂CO₃+2H₂SO₄＝2CuSO₄+3H₂O+CO₂↑（2分）

（2）a（1分）

（3）調(diào)節(jié)溶液的PH時(shí)，F(xiàn)e³⁺在Cu²⁺開始沉淀之前就能沉淀完全，從而把鐵雜質(zhì)除去（1分）

a（1分）

（4）溶液溫度控制在80℃，PH控制在1.5，氧化時(shí)間為4小時(shí)左右（1分）

（5）CuO（1分）     過濾（1分）

（6）NH₃（1分）      2NH₃+CO₂+CaCl₂+H₂O==CaCO₃↓+2NH₄Cl（2分）

（7）MnO₄^－ + 5Fe²⁺ + 8H⁺===Mn²⁺ + 5Fe³⁺ + 4H₂O（2分）      0.0960mol/L（2分）

解析:（1）Cu₂(OH)₂CO₃屬于堿式鹽，和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、CO₂和水，反應(yīng)式為Cu₂(OH)₂CO₃+2H₂SO₄＝2CuSO₄+3H₂O+CO₂↑。

（2）亞鐵離子具有還原性，能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，所以可選擇a。

（3）要制備硫酸銅，則必須出去鐵離子和亞鐵離子。根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知要通過沉淀法直接出去亞鐵離子，則銅離子也將被同時(shí)除去，所以應(yīng)該把亞鐵離子氧化生成鐵離子，然后再通過沉淀法出鐵離子。因?yàn)楫?dāng)氫氧化鐵完全沉淀后，銅離子還留在溶液中。所選擇的氧化劑不能再引入新的雜質(zhì)，所以應(yīng)該選擇綠色氧化劑雙氧水。

（4）根據(jù)圖像可知，在80℃pH等于1.5時(shí)轉(zhuǎn)化率最高，所以應(yīng)該控制的條件就是溶液溫度控制在80℃，PH控制在1.5，氧化時(shí)間為4小時(shí)左右。

（5）要得到氫氧化鐵沉淀，就有增大溶液的pH，同時(shí)還不能引入雜質(zhì)，所以可選擇氧化銅。要分離固液混合物，需要過濾。

（6）E是CO₂，CO₂和氯化鈣是不反應(yīng)的，要得到碳酸鈣沉淀，就降低溶液的酸性，因此首先通入氨氣，使溶液顯堿性，然后在通入CO₂即可生成碳酸鈣和氯化銨。反應(yīng)式為2NH₃+CO₂+CaCl₂+H₂O==CaCO₃↓+2NH₄Cl。

（7）參加反應(yīng)的高錳酸鉀是0.0240mol／L×0.016L＝0.000384mol，高錳酸鉀氧化亞鐵離子的方程式為MnO₄^－+ 5Fe²⁺ + 8H⁺=== Mn²⁺ +5Fe³⁺ + 4H₂O，所以消耗的亞鐵離子為0.000384mol×5＝0.00192mol，所以濃度為。