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）孔雀石研磨的目的是

 

．浸泡孔雀石的试剂A若选用过量的稀硫酸，则产生的气体a是

 

 （填化学式）、固体a是

 

 （填化学式）．
（2）使用试剂B的目的是将溶液中的Fe²⁺转化为Fe³⁺，试剂B宜选用

 

 （填选项序号）．
A．酸性KMnO₄溶液        B．双氧水        C．浓硝酸       D．氯水
相应的化学反应方程式：

 

．
（3）试剂C的使用目的是调节溶液pH，使Fe³⁺转化为沉淀予以分离．试剂C宜选用

 

（填选项序号）．
A．稀硫酸       B．NaOH溶液        C．氨水         D．CuO
相应的离子方程式

 

．
（4）1mol氨气通过加热的Cu₂（OH）₂CO₃可以产生1.5mol金属铜，发生反应的化学方程式：

 

．
（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pH调节至

 

．

Answer 1

考点：铜金属及其重要化合物的主要性质,硅和二氧化硅,铁的氧化物和氢氧化物

专题：几种重要的金属及其化合物

分析：孔雀石经研磨后加过量的稀硫酸浸泡，Cu₂（OH）₂CO₃和铁的氧化物会与硫酸反应，生成气体a为二氧化碳，固体a为不溶的二氧化硅，溶液a为铜和铁的硫酸盐溶液，溶液a中加入试剂B、C将溶液中的Fe²⁺转化为Fe³⁺，调节溶液pH，使Fe³⁺转化为沉淀予以分离，得沉淀C为氢氧化铁，溶液C为硫酸铜溶液．
（1）根据增大固体表面积，能增大反应速率．Cu₂（OH）₂CO₃会与硫酸反应则产生CO₂气体，SiO₂不溶；
（2）双氧水不但能将溶液中的Fe²⁺转化为Fe³⁺，而且不引入新的杂质，其他试剂会引入杂质离子．根据Fe²⁺在酸性条件下与H₂O₂反应生成Fe³⁺和H₂O，配平可得相应的化学反应方程式；
（3）CuO应该能与酸反应，增大溶液pH，使Fe³⁺完全转化为沉淀予以分离，而且不引入杂质；稀硫酸不反应，NaOH溶液和氨水会引入杂质；     
（4）根据电子守恒可推知氨气应被还原为氮气，然后根据定量关系和质量守恒配平发生反应的化学方程式：3Cu₂（OH）₂CO₃+4NH₃ 

△   .

 6Cu+3CO₂+9H₂O+2 N₂；
（5）根据K_sp=c（Fe³⁺）×c³（OH^-）=1×10^-39，把c（Fe³⁺）=1×10^-3 mol/L代入，可得c（OH^-）=1×10^-12mol/L，则c（H⁺）=1×10^-2 mol/L，pH=2．

解答： 解：孔雀石经研磨后加过量的稀硫酸浸泡，Cu₂（OH）₂CO₃和铁的氧化物会与硫酸反应，生成气体a为二氧化碳，固体a为二氧化硅，溶液a为铜和铁的硫酸盐溶液，溶液a中加入试剂B、C将溶液中的Fe²⁺转化为Fe³⁺，调节溶液pH，使Fe³⁺转化为沉淀予以分离，得沉淀C为氢氧化铁，溶液C为硫酸铜溶液．
（1）孔雀石研磨的目的是 增大固体表面积，从而增大反应速率．Cu₂（OH）₂CO₃会与硫酸反应则产生CO₂气体，固体a是不溶的 SiO₂，
故答案为：增大固体表面积，从而增大反应速率；CO₂；SiO₂；     
（2）试剂B宜选用双氧水，因为双氧水不但能将溶液中的Fe²⁺转化为Fe³⁺，而且不引入新的杂质，其他试剂会引入杂质离子．根据Fe²⁺在酸性条件下与H₂O₂反应生成Fe³⁺和H₂O，配平可得相应的化学反应方程式：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O或2FeSO₄+H₂SO₄+H₂O₂=Fe₂（SO₄）₃+2H₂O，
故答案为：B；2FeSO₄+H₂SO₄+H₂O₂=Fe₂（SO₄）₃+2H₂O 或 2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O；
（3）试剂C应该能与酸反应，增大溶液pH，使Fe³⁺完全转化为沉淀予以分离，而且不引入杂质，故宜选用CuO，相应的离子方程式CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O；稀硫酸不反应，NaOH溶液和氨水会引入杂质，故不适合，
故答案为：D；CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O；
（4）1mol氨气通过加热的Cu₂（OH）₂CO₃可以产生1.5mol金属铜，根据电子守恒可推知氨气应被还原为氮气，然后根据定量关系和质量守恒配平发生反应的化学方程式：3Cu₂（OH）₂CO₃+4NH₃ 

△   .

 6Cu+3CO₂+9H₂O+2 N₂．故答案为：3Cu₂（OH）₂CO₃+4NH₃ 

△   .

 6Cu+3CO₂+9H₂O+2N₂；
（5）根据K_sp=c（Fe³⁺）×c³（OH^-）=1×10^-39，把c（Fe³⁺）=1×10^-3 mol/L代入，可得c（OH^-）=1×10^-12mol/L，c（H⁺）=1×10^-2 mol/L，pH=2，
故答案为：2．

点评：本题考查了铜及其重要化合物的性质、物质的制备、分离与提纯，有关Ksp的计算等问题，综合性较强．