Question

孔雀石主要含Cu ₂（OH）₂CO₃，還含少量Fe、Si的化合物．實驗室以孔雀石為原料制備CuSO₄?5H2O及納米材料G，步驟如下：

（1）溶液A的金屬離子有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺．從下列所給試劑中選擇：實驗步驟中試劑①最佳為

 

（填代號），檢驗溶液A中Fe³⁺的最佳試劑為

 

（填代號）．
a．KMnO₄/H⁺b．Cl₂ c．H₂O₂  d．KSCN
（2）沉淀D中除了過量的CuO外，還存在另一種固體，其化學(xué)式為

 

．加入CuO作用是

 

．
（3）由溶液C獲得CuSO₄?5H₂O，需要經(jīng)過

 

操作．
（4）除燒杯、漏斗外，過濾操作還用到另一玻璃儀器，該儀器在此操作中的主要作用是

 

．
（5）制備納米材料G時，應(yīng)向CaCl₂溶液中先通入（或先加入）

 

（填化學(xué)式），寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

．
（6）欲測定溶液A中Fe²⁺的濃度，可用KMnO₄標準溶液滴定，取用KMnO₄標準溶液應(yīng)使用

 

．取A溶液稀釋一定倍數(shù)后，用KMnO₄標準溶液滴定，終點現(xiàn)象為

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,制備實驗方案的設(shè)計

專題：實驗設(shè)計題

分析：孔雀石加入稀硫酸，生成氣體E為二氧化碳，溶液A中含有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，加入試劑①將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，加入試劑能達到實驗?zāi)康�，又不引入新雜質(zhì)，一般為H₂O₂，然后加入CuO調(diào)節(jié)溶液pH，可使鐵離子水解生成Fe（OH）₃，即D為Fe（OH）₃，溶液C含有硫酸銅，經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶可得到CuSO₄?5H₂O，在氯化鈣溶液中通入二氧化碳和氨氣，可生成碳酸鈣納米材料，同時生成氯化銨，以此解答該題．

解答： 解：孔雀石加入稀硫酸，生成氣體E為二氧化碳，溶液A中含有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，加入試劑①將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，加入試劑能達到實驗?zāi)康�，又不引入新雜質(zhì)，一般為H₂O₂，然后加入CuO調(diào)節(jié)溶液pH，可使鐵離子水解生成Fe（OH）₃，即D為Fe（OH）₃，溶液C含有硫酸銅，經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶可得到CuSO₄?5H₂O，在氯化鈣溶液中通入二氧化碳和氨氣，可生成碳酸鈣納米材料，同時生成氯化銨，
（1）選擇“最佳試劑”，是加入試劑能達到實驗?zāi)康模�又不引入新雜質(zhì)．溶液A的金屬離子有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，溶液A加入試劑①將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，若a．加入高錳酸鉀，引入K⁺、Mn²⁺等，故a錯誤；
b．若加入氯氣，會引入氯離子，故b錯誤；
c．加入雙氧水，雙氧水是一種綠色試劑，將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，不會引入雜質(zhì)，故c正確；
d．若加入KSCN溶液，不能氧化亞鐵離子，故d錯誤，
檢驗溶液中Fe³⁺，使用的試劑是KSCN溶液，溶液變成血紅色，是Fe³⁺的特征反應(yīng)，
故答案為：c；d；
（2）溶液B加入CuO調(diào)節(jié)溶液pH值，使Fe³⁺的水解生成氫氧化鐵沉淀而除去，淀D中除了過量的CuO外，還含有Fe（OH）₃，
故答案為：Fe（OH）₃；調(diào)節(jié)溶液的pH，促進Fe³⁺的水解；
（3）由溶液制得晶體，應(yīng)進行蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶、過濾等操作，故答案為：蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶、過濾；
（4）過濾操作一般要用到三種玻璃儀器：燒杯、漏斗、玻璃棒．玻璃棒的作用是引流，避免液體外濺，故答案為：引流；
（5）根據(jù)流程圖知，生成的氣體F為二氧化碳，在氯化鈣溶液中通入氨氣、二氧化碳制備碳酸鈣納米材料．因為二氧化碳不與氯化鈣溶液反應(yīng)，同時二氧化碳在水中的溶解度很小，因此，要先向氯化鈣溶液中加入氨水或通入氨氣，在堿性溶液中通入二氧化碳，增加二氧化碳的溶解度，從而生成碳酸鈣，反應(yīng)方程式為：2NH₃+CO₂+CaCl₂+H₂O=CaCO₃↓+2NH₄Cl，
故答案為：NH₃；2NH₃+CO₂+H₂O+CaCl₂→CaCO₃↓+2NH₄Cl；
（6）酸性高錳酸鉀溶液具有強氧化性，堿式滴定管下端有一段橡膠管，橡膠管能被酸性高錳酸鉀氧化，故應(yīng)選擇酸式滴定管；
滴定時滴入最后一滴，高錳酸鉀不反應(yīng)，溶液變成紫紅色并保持半分鐘說明滴定到達終點，
故答案為：酸式滴定管；溶液變成紫紅色且半分鐘不變化．

點評：本題以化學(xué)工藝流程圖為載體，設(shè)計方案制備重要化學(xué)試劑藍礬和碳酸鈣納米材料，考查無機化學(xué)與實驗的融合能力，以及完成基本實驗操作的能力．