Question

孔雀石的主要成分为Cu₂(OH)₂CO₃，还含少量铁的氧化物和硅的氧化物。以下是实

验室以孔雀石为原料制备CuSO₄·5H₂O晶体的流程图：

（1）研磨孔雀石的目的是                                                     。浸泡孔雀石的试剂A若选用过量的稀硫酸，则固体a是          (填化学式)。

（2）试剂B的目的是将溶液中的Fe²⁺转化为Fe³⁺，则试剂B宜选用      （填序号）：

A．酸性KMnO₄溶液     B．双氧水    C．浓硝酸    D．氯水

相应的离子方程式为：                                     。

（3）试剂C用于调节溶液pH，使Fe³⁺转化为沉淀予以分离。则试剂C宜选用    （填序号）：

A．稀硫酸        B．NaOH溶液       C．氨水     D．CuO

固体C的化学式为          。

（4）1 mol氨气通过加热的Cu₂(OH)₂ CO₃可以产生1.5 mol金属铜，则该反应的化学方程式为                                                       。

（5）常温下Fe(OH)₃的K_sp=1×10^-39，若要将溶液中的Fe³⁺转化为Fe(OH)₃沉淀，使溶液中c(Fe³⁺)降低至1×10^—3 mol／L，必需将溶液调节至pH=      。

 

Answer 1

【答案】

（1）（共4分）增大固体表面积（1分），以增大反应速率（1分）[类似意思均可] 

SiO₂（2分）

（2）（共4分）B（2分）  2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O（2分）（未配平1分，写为化学方程式2FeSO₄ + H₂SO₄ + H₂O₂ = Fe₂(SO₄)₃ + 2H₂O且正确1分）

（3）（共4分）D（2分）  Fe(OH)₃（2分）

（4）（共3分）3Cu₂(OH)₂CO₃ + 4NH₃6Cu + 3CO₂ + 9H₂O +2 N₂（化学式1分、配平均1分，条件1分。）

（5）（共2分）2

【解析】

试题分析：（1）研磨孔雀石的目的是为了酸溶速率更快，所以答案为“增大固体接触面积，加快反应速率”，酸溶过程中不溶的固体为杂质SiO2。

（2）把Fe²⁺转化为Fe³⁺ 应该加入氧化剂，且不能带入杂质离子，所以用双氧水，选B。相应的离子方程式为：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O。

（3）因为目标产品是CuSO4·5H2O晶体，所以调节pH值使铁离子沉淀应选用的试剂不能带入杂质离子，所以选用固体CuO，所以沉淀物c为Fe(OH)₃ 和过量的CuO。

（4）碱式碳酸铜中通入氨气后有铜单质生成，说明铜被还原，NH₃做还原剂。因为1mol氨气还原得到1.5mol铜单质，根据铜+2→0价，可知转移电子3mol，得失电子守恒，所以NH₃失去电子也为3mol，所以可推测得NH₃被氧化为了N₂，所以可以得知其他产物还有CO₂、H₂O。所以列出反应物NH₃+ Cu₂(OH)₂ CO₃→Cu+ N₂+CO₂+H₂O，然后根据氧化还原反应方程式配平得：3Cu₂(OH)₂CO₃ + 4NH₃6Cu + 3CO₂ + 9H₂O +2 N₂ 。

（5）根据Fe(OH)₃溶解平衡Fe(OH)₃ (s)  Fe³⁺ (aq)+3 OH^- (aq)可得K_sp =c( Fe³⁺ ) ·c³(OH^-  )= 1×10^-39 ，所以把c(Fe³⁺)=1×10^—3 mol／L带入公式中，计算得c(OH^-  )= 1×10^-12 ，所以c(H⁺  )=Kw/ c(OH^-  )= 10^-2 ，所以pH=2。

考点：本题考查的是化工生产流程题。