Question

【题目】孔雀石主要成分是Cu2（OH）2CO3，还含少量FeCO3及Si的化合物，实验室以孔雀石为原料制备硫酸铜晶体的步骤如下：

（1）步骤Ⅰ中涉及的主要反应用离子方程式表示为_____．

（2）步骤Ⅱ中试剂①是_____（填代号）．

a．KMnO4　　　　　b．H2O2 c．Fe粉 d．KSCN

（3）步骤Ⅲ加入CuO的目的是_____．

（4）步骤Ⅳ获得硫酸铜晶体，需要经过_____、_____、过滤等操作．

（5）孔雀石与焦炭一起加热可以生成Cu及其它无毒物质，写出该反应的化学方程式_____．

（6）测定硫酸铜晶体（CuSO4xH2O）中结晶水的x值：称取2.41g硫酸铜晶体，在____（填实验仪器名称）中加热至质量不再改变时，称量粉末的质量为1.6g．则计算得x=_____（计算结果精确到0.1）．

Answer 1

【答案】 Cu2(OH)2CO3+4H+=2Cu2++CO2↑+3H2O b 消耗酸使溶液pH升高，便于Fe3+形成沉淀除去 加热浓缩 冷却结晶 Cu2(OH)2CO3 + C 2Cu + 2CO2↑ + H2O 坩埚 4.5

【解析】孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3，还含少量FeCO3、Si的化合物，加入稀硫酸反应后生成二氧化碳气体，过滤得到二氧化硅固体，得到滤液1为硫酸铜、硫酸亚铁溶液，“除杂”时先通入足量过氧化氢将Fe2+氧化成Fe3+，得到溶液2为硫酸铜、硫酸铁溶液，再加入CuO固体调节溶液pH，沉淀铁离子生成氢氧化铁沉淀；过滤得到滤液为硫酸铜溶液，滤液3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)孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3，还含少量FeCO3、Si的化合物，步骤Ⅰ中涉及的反应是Cu2(OH)2CO3和FeCO3与硫酸发生复分解反应生成二氧化碳，反应的化学方程式为：Cu2(OH)2CO3+4H+=2Cu2++CO2↑+3H2O，FeCO3+2H+=Fe2++CO2↑+H2O；故答案为：Cu2(OH)2CO3+4H+=2Cu2++CO2↑+3H2O，FeCO3+2H+=Fe2++CO2↑+H2O；

(2)步骤Ⅱ中加入试剂①的目的是氧化亚铁离子为铁离子，便于沉淀除去，所加试剂能和亚铁离子反应且不能引入新的杂质。a．KMnO4溶液加入后，能氧化亚铁离子，但会引入钾离子、锰离子，故a不符合；b．加入H2O2会氧化亚铁离子为铁离子，过氧化氢被还原为水，不引入杂质，故b符合；c．Fe粉不能氧化亚铁离子，故c不符合；d．加入KSCN溶液结合铁离子形成络合物，不能氧化亚铁离子，亚铁离子的存在会干扰硫酸铜晶体的析出，故d不符合；故答案为：b；

(3)步骤Ⅲ加入CuO目的是和酸反应，调节溶液的pH使铁离子全部沉淀，故答案为：消耗酸使溶液pH升高，便于Fe3+形成沉淀除去；

(4)操作Ⅳ是溶液中得到溶质的方法是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤；

故答案为：加热浓缩；冷却结晶；

(5)孔雀石与焦炭一起加热可以生成Cu、二氧化碳和水，依据原子守恒配平书写得到的化学方程式为：Cu2(OH)2CO3+C2Cu+2CO2↑+H2O，故答案为：Cu2(OH)2CO3+C2Cu+2CO2↑+H2O；

(6)称取2.4g硫酸铜晶体，加热至质量不再改变时，称量粉末的质量为1.6g为硫酸铜质量，n(CuSO4)物质的量==0.01mol，受热质量减少2.4g-1.6g=0.8g，水的物质的量==0.044mol；

CuSO4xH2OCuSO4+xH2O

1 x

0.01mol 0.044mol

x==4.4，故答案为：4.4。