Question

4．孔雀石的主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃，還含少量的FeO、Fe₂O₃、SiO₂．實驗室以孔雀石為原料制備CuSO₄•5H₂O的步驟如圖：

為解決有關(guān)問題，興趣小組同學(xué)查得有關(guān)物質(zhì)沉淀的pH數(shù)據(jù)如表．請回答：

物質(zhì)	pH （開始沉淀）	pH④ （完全沉淀）
Fe（OH）3	1.9	3.2
Fe（OH）2	7.0	9.0
Cu（OH）2	4.7	6.7

（1）溶液A中的金屬陽離子有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺；若調(diào)pH=9.0將雜質(zhì)鐵元素除去，其后果是：Cu²⁺也會沉淀．
（2）“除雜”時先加入足量H₂O₂，目的是將Fe²⁺氧化成Fe³⁺；再加入CuO固體調(diào)節(jié)溶液pH的范圍至3.2＜pH＜4.7，其中加入CuO作用是中和溶液中H⁺使溶液的pH升高，促進Fe³⁺水解生成Fe（OH）₃沉淀（或調(diào)節(jié)pH至Fe³⁺的沉淀范圍）．
（3）操作X包括蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾和洗滌等；在進行該操作時，將溶液B再適當(dāng)酸化目的是抑制Cu²⁺的水解．

Answer 1

分析 孔雀石的主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃，還含少量FeO、Fe₂O₃、SiO₂，加入稀硫酸反應(yīng)后生成二氧化碳氣體，得到溶液A，主要成分為硫酸銅、硫酸亞鐵、硫酸鐵，過濾得到二氧化硅固體；然后將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，再加入CuO固體調(diào)節(jié)溶液pH沉淀鐵離子過濾得到濾液為硫酸銅溶液，通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到膽礬晶體，據(jù)此解答．

解答 解：孔雀石的主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃，還含少量FeO、Fe₂O₃、SiO₂，加入稀硫酸反應(yīng)后生成二氧化碳氣體，得到溶液A，主要成分為硫酸銅、硫酸亞鐵、硫酸鐵，過濾得到二氧化硅固體；然后將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，再加入CuO固體調(diào)節(jié)溶液pH沉淀鐵離子過濾得到濾液為硫酸銅溶液，通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到膽礬晶體，
（1）溶液A中的金屬陽離子有：Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺；由表中數(shù)據(jù)可知：溶液pH=9.0 時Cu²⁺也會沉淀；
故答案為：Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺；Cu²⁺也會沉淀；
（2）溶液A中的金屬陽離子有：Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，亞鐵離子沉淀時銅離子也會沉淀，而鐵離子沉淀時銅離子不會沉淀，故應(yīng)將亞鐵離子氧化為鐵離子再除去，則需要加氧化劑，雙氧水能氧化亞鐵離子且不會引入新雜質(zhì)，由表中數(shù)據(jù)可知，鐵離子沉淀完全的pH為3.2，而銅離子開始沉淀的pH為4.7，調(diào)節(jié)溶液pH的范圍至3.2～4.7之間，CuO固體能中和溶液中H⁺使溶液的pH升高（1分），促進Fe³⁺水解生成Fe（OH）₃沉淀；
故答案為：將Fe²⁺氧化成Fe³⁺；    3.2＜pH＜4.7 （或3.2～4.7之間）；中和溶液中H⁺使溶液的pH升高，促進Fe³⁺水解生成Fe（OH）₃沉淀 （或調(diào)節(jié)pH至Fe³⁺的沉淀范圍）；
（3）硫酸銅溶液通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到膽礬晶體，銅離子在水溶液中會水解，應(yīng)適當(dāng)酸化抑制其水解；
故答案為：蒸發(fā)濃縮；冷卻結(jié)晶；抑制Cu²⁺的水解．

點評 本題考查常見金屬的單質(zhì)及其化合物的應(yīng)用和硫酸銅結(jié)晶水含量的測定，掌握物質(zhì)的制取和提純、離子的檢驗等實驗操作，分析信息是完成本題目的關(guān)鍵，題目較為綜合，難度中等．