Question

11．孔雀石主要成分Cu₂（OH）₂C0₃（含少量Fe0、Si0₂）．某兴趣小组用孔雀石制备
CuS0₄-5H₂0，所设计的工艺流程如下所示：

已知：Ksp[Fe（OH）₃]=4.0×10-³⁸，Ksp[Fe（OH）₂]=4.8×l0^-17，Ksp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20．
回答下列问题：
（1）孔雀石首先要粉碎，其目的是加快溶解速率，提高溶解率．
（2）从CuS0₄溶液中获取CuS0₄-5H₂0所进行的操作是加热、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤．
（3）溶解池中所发生的化学反应方程式为Cu₂（OH）₂C0₃+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O+C0₂↑、FeO+H₂SO₄=FeSO₄+H₂O．
（4）选择的试剂①为D．
A．KMn0₄    B．NaClO    C．Cl₂    D．H₂O₂
反应池I中发生反应的离子方程式为2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O．
（5）室温下，向反应池II中加入Cu0调pH为4，此时溶液中$\frac{c（{Cu}^{2+}）}{c（{Fe}^{3+}）}$=5.5×10⁷．
（6）含Cu₂（OH）₂C0₃质量分数为C%的孔雀石dg，理论上能获取CuS0₄-5H₂0的质量为$\frac{250dC%}{222}$g．

Answer 1

分析 孔雀石的主要成分为Cu₂（OH）₂CO₃，还含少量Fe0、Si0₂，加入稀硫酸反应后生成二氧化碳气体，得到溶液硫酸铜溶液、硫酸亚铁液，为了提高反应速率，提高溶解率，可以将孔雀石要粉碎，过滤得到二氧化硅固体，滤液中加入氧化剂将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，为了不引入新的杂质，最好用双氧水氧化，再加入CuO固体调节溶液pH沉淀铁离子过滤得到滤液为硫酸铜溶液，通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到硫酸铜晶体，据此答题．

解答 解：孔雀石的主要成分为Cu₂（OH）₂CO₃，还含少量Fe0、Si0₂，加入稀硫酸反应后生成二氧化碳气体，得到溶液硫酸铜溶液、硫酸亚铁液，为了提高反应速率，提高溶解率，可以将孔雀石要粉碎，过滤得到二氧化硅固体，滤液中加入氧化剂将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，为了不引入新的杂质，最好用双氧水氧化，再加入CuO固体调节溶液pH沉淀铁离子过滤得到滤液为硫酸铜溶液，通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到硫酸铜晶体，
（1）根据上面的分析可知，孔雀石首先要粉碎，其目的是加快溶解速率，提高溶解率，
故答案为：加快溶解速率，提高溶解率；
（2）从CuS0₄溶液中获取CuS0₄•5H₂0所进行的操作是加热、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，
故答案为：冷却结晶；
（3）根据上面的分析可知，溶解池中所发生的化学反应方程式为Cu₂（OH）₂C0₃+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O+C0₂↑、FeO+H₂SO₄=FeSO₄+H₂O，
故答案为：Cu₂（OH）₂C0₃+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O+C0₂↑、FeO+H₂SO₄=FeSO₄+H₂O；
（4）滤液中加入氧化剂将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，为了不引入新的杂质，最好用双氧水氧化，故选D，反应池I中发生反应的离子方程式为2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：D；2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O；
（5）室温下，向反应池II中加入Cu0调pH为4，c（OH^-）=10^-10 mol/L，此时溶液中$\frac{c（{Cu}^{2+}）}{c（{Fe}^{3+}）}$=$\frac{\frac{Ksp[Cu（OH）{\;}_{2}]}{{c}^{2}（OH{\;}^{-}）}}{\frac{Ksp[Fe（OH）{\;}_{3}]}{{c}^{3}（OH{\;}^{-}）}}$=$\frac{\frac{2.2×1{0}^{-20}}{（{1{0}^{-10}）}^{2}}}{\frac{4.0×1{0}^{-38}}{（1{0}^{-10}）^{3}}}$=5.5×10⁷，
故答案为：5.5×10⁷；
（6）含Cu₂（OH）₂C0₃质量分数为C%的孔雀石dg，则含铜元素的物质的量为$\frac{dC%}{222}$mol，所以理论上能获取CuS0₄•5H₂0的质量为$\frac{dC%}{222}$mol×250g/mol=$\frac{250dC%}{222}$g，
故答案为：$\frac{250dC%}{222}$g．

点评 本题考查学生对实验原理与实验操作的理解、物质分离提纯、元素化合物性质、氧化还原反应滴定、化学计算等，难度中等，清楚实验原理是解题的关键，需要学生具备扎实的基础知识与综合运用知识分析问题、解决问题的能力．