Question

14．孔雀石的主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃，還含少量二價(jià)鐵和三價(jià)鐵的氧化物及硅的氧化物．以下是實(shí)驗(yàn)室以孔雀石為原料制備CuSO₄•5H₂O晶體的流程圖：

（1）試劑A的化學(xué)式是H₂SO₄；操作Ⅰ的名稱(chēng)是過(guò)濾；
（2）生成氣體X的化學(xué)方程式為：Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄═2CuSO₄+3H₂O+CO₂↑．
（3）使用試劑B的目的是將溶液中的Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺，試劑B最好選用B
A．酸性KMnO₄溶液     B．雙氧水     C．濃硝酸    D．氯水
（4）已知：

物質(zhì)	Fe（OH）3	Cu（OH）2
開(kāi)始沉淀時(shí)的pH	2.3	4.8
完全沉淀時(shí)的pH	3.7	6.7

①試劑C的使用是為了調(diào)節(jié)溶液的pH，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀予以分離．試劑C宜選用D：
A．稀硫酸     B．NaOH溶液      C．氨水      D．CuO
②為完全除去溶液c中的Fe³⁺而又不使Cu²⁺沉淀，則應(yīng)調(diào)節(jié)溶液pH的范圍為3.7-4.8．
（5）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一種實(shí)驗(yàn)方案檢驗(yàn)溶液中Fe³⁺是否完全除去（寫(xiě)出操作步驟、現(xiàn)象和結(jié)論）取待檢溶液少許，加入KSCN溶液，若溶液不變紅色，說(shuō)明Fe³⁺已完全除去；若溶液變紅色，則說(shuō)明Fe³⁺未完全除去．

Answer 1

分析 孔雀石的主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃，還含少量鐵的氧化物和硅的氧化物，將孔雀石研磨然后加入試劑A浸泡，得到氣體、溶液和固體，因?yàn)樽罱K得到CuSO₄，且能得到氣體，試劑A為稀硫酸，Cu₂（OH）₂CO₃、鐵的氧化物都能和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鹽，SiO₂和稀硫酸不反應(yīng)，所以X為CO₂、溶液中溶質(zhì)為CuSO₄、鐵的硫酸鹽，過(guò)濾得到固體b為SiO₂；試劑B的目的是將溶液中的Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺，試劑B應(yīng)該具有強(qiáng)氧化性，能氧化亞鐵離子但不能引進(jìn)新的雜質(zhì)，所以B為雙氧水；
試劑C用于調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀予以分離，加入的物質(zhì)能和稀硫酸反應(yīng)，能將鐵離子轉(zhuǎn)化為沉淀，但不能引進(jìn)新的雜質(zhì)；然后過(guò)濾得到固體e和溶液d，將溶液d加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾得到五水硫酸銅，據(jù)此分析解答．

解答 解：孔雀石的主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃，還含少量鐵的氧化物和硅的氧化物，將孔雀石研磨然后加入試劑A浸泡，得到氣體、溶液和固體，因?yàn)樽罱K得到CuSO₄，且能得到氣體，試劑A為稀硫酸，Cu₂（OH）₂CO₃、鐵的氧化物都能和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鹽，SiO₂和稀硫酸不反應(yīng)，所以X為CO₂、溶液中溶質(zhì)為CuSO₄、鐵的硫酸鹽，過(guò)濾得到固體b為SiO₂；試劑B的目的是將溶液中的Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺，試劑B應(yīng)該具有強(qiáng)氧化性，能氧化亞鐵離子但不能引進(jìn)新的雜質(zhì)，所以B為雙氧水；
試劑C用于調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀予以分離，加入的物質(zhì)能和稀硫酸反應(yīng)，能將鐵離子轉(zhuǎn)化為沉淀，但不能引進(jìn)新的雜質(zhì)；然后過(guò)濾得到固體e和溶液d，將溶液d加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾得到五水硫酸銅，
（1）通過(guò)以上分析知，A為H₂SO₄，分離難溶性固體和溶液采用過(guò)濾方法，故答案為：H₂SO₄；過(guò)濾；
（2）生成X的方程式為Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄═2CuSO₄+3H₂O+CO₂↑，故答案為：Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄═2CuSO₄+3H₂O+CO₂↑；
（3）使用試劑B的目的是將溶液中的Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺，但不能引進(jìn)新的雜質(zhì)，所以試劑B最好選用雙氧水，故選B；
（4）試劑C的使用是為了調(diào)節(jié)溶液的pH，且不能引進(jìn)新的雜質(zhì)，且易分離，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀予以分離CuO，故選D；
②將鐵離子轉(zhuǎn)化為沉淀但銅離子不能轉(zhuǎn)化為沉淀，所以pH范圍為3.7-4.8，故答案為：3.7～4.8；
（5）鐵離子的檢驗(yàn)方法為取待檢溶液少許，加入KSCN溶液，若溶液不變紅色，說(shuō)明Fe³⁺已完全除去；若溶液變紅色，則說(shuō)明Fe³⁺未完全除去，故答案為：取待檢溶液少許，加入KSCN溶液，若溶液不變紅色，說(shuō)明Fe³⁺已完全除去；若溶液變紅色，則說(shuō)明Fe³⁺未完全除去．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)分離和提純，為高頻考點(diǎn)，涉及試劑的選取、基本實(shí)驗(yàn)操作、除雜等知識(shí)點(diǎn)，明確實(shí)驗(yàn)原理是解本題關(guān)鍵，知道每個(gè)過(guò)程發(fā)生的反應(yīng)及基本操作方法，注意選取試劑時(shí)不能引進(jìn)新的雜質(zhì)，注意是利用氫氧化鐵溶解度受pH的影響選取試劑，而不是直接用鐵離子和氫氧根離子反應(yīng)生成氫氧化鐵，為易錯(cuò)點(diǎn)．