Question

铁、铜等金属及其化合物在日常生产生活中用途非常广泛。

Ⅰ.孔雀石主要含Cu₂(OH)₂CO₃,还含少量Fe、Si的化合物，实验室以孔雀石为原料制备CuSO₄·5H₂O及CaCO₃，步骤如下：

请回答下列问题：

（1）溶液A的金属离子有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺：从下列所给试剂中选择：实验步骤中试剂①为　　　　（填代号），检验溶液A中Fe³⁺的最佳试剂为　　　　（填代号）。

a．KMnO₄　　　　　b． (NH₄) ₂S　　　 c． H₂O₂　　　　 d．KSCN

（2）由溶液C获得CuSO₄·5H₂O，需要经过　　　　           等操作。

（3）制备CaCO₃时，应向CaCl₂溶液中选通入（或先加入）　　　　（填化学式）。若实验过程中有氨气逸出、应选用下列　　　　装置回收（填代号）。

Ⅱ.（1）某同学欲从含FeCl₃、FeCl₂、CuCl₂的废液中回收金属铜，取上述1L废液加入铁粉，充分反应。所加铁粉的物质的量与废液中铜离子的物质的量的关系曲线如图：

已知原废液中c(Cl^-)=6.0mol．L^-1，则原废液中c(Fe³⁺)=           ，c(Fe²⁺)=             。（忽略水解及溶液体积变化）

（2）现有Fe₂O₃、ZnO、CuO的混合固体粉末ag，在加热条件下用足量的CO还原，得到金属混合物2.41g，将生成的CO₂气体用足量的澄清石灰水吸收后，产生5.00g白色沉淀。请回答下列问题：

①a=          。

②若agFe₂O₃、ZnO、CuO的混合物总物质的量为bmol，则Fe₂O₃的物质的量为       。（用含b的代数式表示）

Answer 1

【知识点】除杂、尾气吸收等实验常识  化学计算J2  J3  J5

【答案解析】Ⅰ（共7分）（1）c   d (各1分。共2分）

（2）加热蒸发（或蒸发浓缩）、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥（2分）  

（3）NH₃·H₂O (2分）   b （1分）

Ⅱ.（共8分，每空各2分）（1）0.4mol/L    1.6mol/L

    (2)① 3.21g  ②(0.025-b/2)mol

  解析：Ⅰ.（1）由图中转化关系可知，试剂①的目的是将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，考虑到不引入新杂质，试剂①应选H₂O₂，检验Fe³⁺的最佳试剂为KSCN，故答案为：cd；
（2）由CuSO₄溶液得到CuSO₄•5H₂O需经过加热蒸发、冷却结晶、过滤等操作，；
（3）要使CaCl₂溶液中生成CaCO₃，须在溶液显碱性的条件下通CO₂，为使溶液显碱性，可向溶液中加氨水或通NH₃；NH₃极易溶于水，吸收多余NH₃时要防止倒吸，选择b装置。

Ⅱ.（1）加铁粉的过程中发生的反应为：2FeCl₃+Fe=3FeCl₂ ，CuCl₂+Fe=FeCl₂+Cu，从图中可以看出有0.2摩尔铁与FeCl₃反应，c(Fe³⁺)=0.4mol/1L=0.4mol/L ,c(Cu²⁺)=0.8mol/L利用电荷守恒c(Fe³⁺)×3+c(Fe²⁺)×2+c(Cu²⁺)×2=c(Cl^-)×1    计算得：c(Fe²⁺)=1.6mol/L。

(2)①CO₂的物质的量为5g/100g.mol^-1=0.05mol，发生的反应：Fe₂O₃+3CO2Fe+3CO₂  ZnO+COZn+CO2； CuO+COCu+CO_2，CO₂中的O原子来源于CO和金属氧化物，
则氧化物中氧元素的物质的量为n（O）=0.05mol，质量为0.05mol×16g/mol=0.8g，
所以金属氧化物的质量为2.41g+0.8g=3.21g，即a=3.21；

②设的物质的量分别为x、y、z则有x+y+z=b；3x+y+z=0.05两式联立得：x=(0.025-b/2)mol.

【思路点拨】本题考查除杂、尾气吸收等实验知识，以及化学计算，要求知识掌握准确、运用熟练，顺利书写反应方程式．