Question

8．硅孔雀石是一種含銅礦石，含銅形態(tài)為CuCO₃•Cu（OH）₂和CuSiO₃•2H₂O，同時(shí)含有SiO₂、FeCO₃、Fe₂O₃、Al₂O₃等雜質(zhì)．以其為原料制取硫酸銅的工藝流程如圖：

（1）完成步驟①中稀硫酸與CuSiO₃•2H₂O反應(yīng)的化學(xué)方程式：CuSiO₃•2H₂O+H₂SO₄=CuSO₄+H₄SiO₄+H₂O；雙氧水的作用是將Fe²⁺氧化成Fe³⁺．
（2）步驟②調(diào)節(jié)溶液pH，可以選用的試劑是AD
A．CuOB．Fe₂O₃ C．Al₂O₃D  Cu（OH）₂
（3）有關(guān)氫氧化物開(kāi)始沉淀和完全沉淀的pH如下表：

氫氧化物	Al（OH）3	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Cu（OH）2
開(kāi)始沉淀的pH	3.3	1.5	6.5	4.2
沉淀完全的pH	5.2	3.7	9.7	6.7

步驟②中，調(diào)節(jié)pH=4時(shí)，所得濾渣B的成分的化學(xué)式為Fe（OH）₃、Al（OH）₃．
（4）將濾液B通過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過(guò)濾等操作可得到硫酸銅晶體．
（5）測(cè)定硫酸銅晶體結(jié)晶水的含量時(shí)，應(yīng)將其放入坩堝中灼燒．加熱失水后，若在空氣中冷卻稱量，測(cè)定結(jié)果偏低（填“偏高”、“偏低”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，未知物應(yīng)該是硅酸，利用觀察法配平反應(yīng)方程式即可；雙氧水將亞鐵離子氧化成鐵離子的離子方程式；
（2）根據(jù)濾液A顯示酸性，加入的試劑不能引進(jìn)新的雜質(zhì)進(jìn)行分析；
（3）根據(jù)氫氧化物開(kāi)始沉淀和完全沉淀的pH列表進(jìn)行分析PH=4完全沉淀、不完全沉淀的離子；
（4）濾液得到溶質(zhì)晶體的方法是蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾洗滌得到硫酸銅晶體；
（5）根據(jù)測(cè)定硫酸銅晶體中結(jié)晶水含量的實(shí)驗(yàn)步驟選擇使用的儀器；空氣中冷卻，稱量的固體質(zhì)量增加，測(cè)量結(jié)果偏低．

解答 解：（1）利用質(zhì)量守恒定律，可以判斷未知物是硅酸，利用觀察法配平反應(yīng)方程式為：CuSiO₃•2H₂O+H₂SO₄═CuSO₄+H₄SiO₄+H₂O；雙氧水將亞鐵離子氧化成鐵離子的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；
故答案為：H₄SiO₄；將Fe²⁺氧化成Fe³⁺；
（2）由于濾液A顯示酸性，加入的試劑能夠中和溶液中的氫離子，還不能引進(jìn)新的雜質(zhì)，所以應(yīng)該選用氧化銅，氫氧化銅，故選AD；
故答案為：AD；
（3）步驟②中，調(diào)節(jié)pH=4時(shí)，所得濾渣B的成分依據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，pH=4時(shí)，三價(jià)鐵離子完全生成了氫氧化鐵沉淀，而鋁離子完全沉淀需要的PH是5.2，所以鋁離子沒(méi)有完全沉淀，鋁離子有少量沉淀，所以渣B的成分為：Fe（OH）₃、Al（OH）₃ ，
故答案為：Fe（OH）₃；Al（OH）₃ ；
（4）濾液B為硫酸銅溶液，通過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過(guò)濾洗滌等操作可得到硫酸銅晶體；
故答案為：蒸發(fā)濃縮；冷卻結(jié)晶；
（5）測(cè)定硫酸銅晶體中結(jié)晶水的含量，需要的儀器是酒精燈、托盤(pán)天平、三角架、泥三角、玻璃棒、干燥器、坩堝鉗、研缽、藥匙和坩堝；若是在空中冷卻后稱量，導(dǎo)致稱量的剩余固體質(zhì)量偏大，計(jì)算出結(jié)晶水的質(zhì)量偏小，結(jié)果偏低；
故答案為：坩堝；偏低．

點(diǎn)評(píng) 本題借助硅孔雀石為原料制取硫酸銅的工藝流程，考查了化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)、誤差分析、化學(xué)計(jì)算等知識(shí)，可以根據(jù)所學(xué)知識(shí)完成，本題難度中等．