Question

15．孔雀石的主要成分是CuCO₃•Cu（OH）₂，还含有少量的SiO₂和铁的化合物．实验室以孔雀石为原料制备CuSO₄•5H₂O的步骤如下：

请回答下列问题：
（1）溶液B中的金属离子有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺．若要检验溶液B中Fe²⁺，最适宜选用的试剂为a（填字母）．
a．KMnO₄溶液           b．铁粉           c．NaCl溶液            d．KSCN溶液
（2）向溶液B中加入H₂O₂溶液的目的是将溶液中的Fe²⁺氧化为Fe³⁺，写出该反应的离子方程式：H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂0；实验室选用H₂O₂而不用Cl₂作氧化剂，除考虑环保因素外，另一原因是不会引入新的杂质离子．
（3）由溶液D获得CuSO₄•5H₂O，需要经过加热蒸发，冷却结晶，过滤等操作．除烧杯、漏斗外，过滤操作还用到了另一玻璃仪器，该仪器在此操作中的主要作用是引流．
（4）将制得的胆矾样品用热重仪进行热重分析，热重仪原理及热重计录如下：

写出212～250℃温度范围内发生反应的化学方程式：CuSO₄•H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+H₂O．

Answer 1

分析 孔雀石的主要成分是CuCO₃•Cu（OH）₂，还含有少量的SiO₂和铁的化合物，由流程可知，加足量硫酸生成硫酸铜、硫酸亚铁、硫酸铁，气体A为CO₂，B中含硫酸铜、硫酸亚铁、硫酸铁，过氧化氢与亚铁离子发生氧化还原反应，C中加CuO促进铁离子水解转化为氢氧化铁沉淀，溶液D主要含硫酸铜，操作II为蒸发浓缩、冷却结晶得到晶体，
（1）亚铁离子具有还原性，能被高锰酸钾氧化为三价铁，使高锰酸钾褪色；
（2）根据H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂0的产物解答；
（3）从溶液中要析出晶体，采用冷却结晶法；过滤时要用到玻璃棒引流；
（4）由图象中物质的变化情况分析硫酸铜晶体分解的最低温度，依据212-250℃温度范围内固体物质的质量数据进行分析即可，依据信息中关于反应的叙述书写方程式即可．

解答 解：孔雀石的主要成分是CuCO₃•Cu（OH）₂，还含有少量的SiO₂和铁的化合物，由流程可知，加足量硫酸生成硫酸铜、硫酸亚铁、硫酸铁，气体A为CO₂，B中含硫酸铜、硫酸亚铁、硫酸铁，过氧化氢与亚铁离子发生氧化还原反应，C中加CuO促进铁离子水解转化为氢氧化铁沉淀，溶液D主要含硫酸铜，操作II为蒸发浓缩、冷却结晶得到晶体，
（1）亚铁离子具有还原性，能被高锰酸钾氧化为三价铁离子，使高锰酸钾褪色，是检验溶液A中Fe²⁺的最佳试剂，
故答案为：a；
（2）H₂O₂具有氧化性，在该反应中作氧化剂，亚铁离子具有还原性，发生H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂0，H₂O₂与Fe²⁺反应生成的H₂0为溶剂无污染，不会引入新的杂质离子，
故答案为：H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂0；不会引入新的杂质离子；
（3）由溶液制取晶体，需经过加热浓缩，冷却结晶才可得到，在过滤操作中，除烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还需的一种玻璃仪器是玻璃棒，它的作用是引流，
故答案为：冷却结晶；引流；
（4）由图分析可知，CuSO₄•5H₂O受热到45℃时开始脱水分解，212℃时可得到较稳定的一种中间物，在212℃时失去的水的质量为0.375g-0.267g=0.108g，
根据反应的化学方程式：
CuSO₄•5H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄•（5-n）H₂O+nH₂O
250                             18n
0.375g                          0.108g   
解得n=4，212℃时可得到较稳定的一种中间物为CuSO₄•H₂O
248℃时可得到较稳定的一种中间物，根据反应的化学方程式：
CuSO₄•H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄•（1-n）H₂O+nH₂O
178                           18n
0.267g                         0.267g-0.240g=0.027g
解得n=1，248℃时可得到较稳定的一种中间物为CuSO₄，212-250℃温度范围内发生反应的化学方程式为CuSO₄•H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+H₂O，
故答案为：CuSO₄•H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+H₂O．

点评 本题考查物质的制备实验，为高频考点，把握制备流程、物质的性质、发生的反应为解答的关键，侧重分析与实验、计算能力的综合考查，题目难度中等．