Question

孔雀石主要成分Cu₂（OH）₂CO₃，其中还含少量Fe、Si的化合物．实验室以孔雀石为原料制备CuSO₄?5H₂O及CaCO₃的流程如下：


请回答下列问题：
（1）溶液A中含有的阳离子有______．实现由溶液A至溶液B转化的试剂①为______（填代号）．
①．KMnO₄　　　②．（NH₄）₂S       ③．O₃      ④．浓硫酸    ⑤H₂O₂
（2）试剂②可以选用______（填代号）
A．Fe      B．CuO    C．Fe₂O₃   D．CuCO₃   E．xCu（OH）₂?yCuCO₃   F．Cu（OH）₂
（3）由CaCl₂溶液制备CaCO₃时，通入的气体X是______（填化学式）．若实验过程中有X气体逸出，可选用下列______装置回收（填代号）．



（4）欲测定溶液A中还原性金属阳离子的浓度，需要取A溶液配制进行氧化还原滴定．若选用KMnO₄标准溶液进行滴定时应选用______滴定管（填“酸式”或“碱式”）．滴定反应的离子方程式______
（5）由溶液C制取晶体的实验操作是______．

Answer 1

（1）孔雀石主要成分Cu₂（OH）₂CO₃，其中还含少量Fe、Si的化合物．铁元素主要以+2、+3价存在，孔雀石与硫酸反应中，硫酸过量，所以溶液A中含有的阳离子有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、H⁺等．
由工艺流程转化关系可知，实现由溶液A至溶液B转化，目的是将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，试剂①应为氧化剂，且不能引入新的杂质．
①KMnO₄可以将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，但引入K⁺、Mn²⁺等杂质，故①错误；
②（NH₄）₂S不能将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，故②错误；
③O₃可以将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，且不引入新杂质，故③正确；
④浓硫酸加入溶液中，浓度变稀，不能将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，故④错误；
⑤H₂O₂可以将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，且不引入新杂质，故⑤正确．
故选：③⑤．
（2）由工艺流程转化关系可知，试剂②应为调节溶液pH值，使Fe³⁺转化为Fe（OH）₃，除去Fe³⁺，且不能引入新的杂质．
A．Fe与Fe³⁺反应，故A错误；
B．CuO中和H⁺，溶液pH增大，使Fe³⁺转化为Fe（OH）₃，不引入杂质，故B正确；
C．Fe₂O₃中和H⁺，溶液pH增大，又引入Fe³⁺，故C错误；
D．CuCO₃中和H⁺，溶液pH增大，使Fe³⁺转化为Fe（OH）₃，不引入杂质，故D正确；
E．xCu（OH）₂?yCuCO₃ 中和H⁺，溶液pH增大，使Fe³⁺转化为Fe（OH）₃，不引入杂质，故E正确；
F．Cu（OH）₂中和H⁺，溶液pH增大，使Fe³⁺转化为Fe（OH）₃，不引入杂质，故F正确．
故选：BDEF．
（3）由工艺流程转化关系可知，加入X使溶液在碱性条件下反应，所以气体X应为碱性气体，故X为氨气．由于氨气极易溶于水，吸收应采取防倒吸装置（采取倒置漏斗或在吸收装置连接防倒吸安全瓶）．
a、吸收装置前边连接防倒吸安全瓶，故a正确；
b、连接防倒吸的倒置漏斗，漏斗边缘紧贴液面，可以防止倒吸，故b正确；
c、连接的倒置漏斗，但漏斗全部在浸在液面下，不能起防止倒吸作用，故c错误；
d、多孔球全部在浸在液面下，不能起防止倒吸作用，故d错误．
故答案为：NH₃；ab
（4）KMnO₄溶液极易强氧化性，可以腐蚀碱式滴定管的橡皮管，使用KMnO₄溶液时通常加酸，所以KMnO₄溶液应放置酸式滴定管内．
溶液A中还原性金属阳离子为Fe²⁺，在酸性条件下，MnO₄^-+将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，自身被还原为Mn²⁺，同时生成水．反应中Fe²⁺→Fe³⁺，铁元素化合价升高1价；MnO₄^-+→Mn²⁺，锰元素降低5价，化合价升降最小公倍数为5，故Fe²⁺+系数为5，MnO₄^- 系数为1，根据元素守恒可知Mn²⁺与Fe³⁺系数分别为1、5，根据电荷守恒可知，H⁺其系数为2+3×5-[2×5-1]=8，根据H元素守恒可知H₂O系数是4，所以反应离子方程式为5Fe²⁺+1MnO₄^-+8H⁺=1Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O．
故答案为：酸式；5Fe²⁺+1MnO₄^-+8H⁺=1Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O．
（5）由溶液到晶体需要加热蒸发、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等．
故答案为：加热蒸发、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥．