Question

2．孔雀石主要含Cu₂（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CaCO₃，步驟如下：

請回答下列問題：
（1）溶液A中的金屬離子有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺：實驗步驟中試劑①為c（從下列所給試劑中選擇，填代號），寫出此步驟中的離子方程式2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，檢驗溶液A中Fe³⁺的最佳試劑為d（從下列所給試劑中選擇，填代號）．
a．KMnO₄　　　　　b．（NH₄）₂S         c．H₂O₂          d．KSCN
（2）由溶液C獲得CuSO₄•5H₂O，需要經(jīng)過加熱蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶、過濾等操作．除燒杯、漏斗外，過濾操作還用到另一玻璃儀器玻璃棒，該儀器在此操作中的主要作用是攪拌、引流．
（3）制備CaCO₃時，應向CaCl₂溶液中先通入（或先加入）NH₃•H₂O（填化學式），寫出此過程的化學方程式CaCl₂+CO₂+2NH₃•H₂O=CaCO₃↓+2NH₄Cl+H₂O，若實驗過程中有氨氣逸出、應選用下列b裝置回收（填代號）．

Answer 1

分析 制備CuSO₄•5H₂O及CaCO₃步驟：孔雀石主要成分Cu₂（OH）₂CO₃，其中還含少量Fe、Si的化合物．鐵元素以+2、+3價存在，孔雀石與硫酸反應中，少量Fe的氧化物均與硫酸反應，只有SiO₂不反應，溶液A中含Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，實現(xiàn)由溶液A至溶液B轉(zhuǎn)化，目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，試劑①應為氧化劑，且不能引入新的雜質(zhì)，則溶液B中含Cu²⁺、Fe³⁺，加CuO促進鐵離子水解轉(zhuǎn)化為沉淀，所以溶液C中主要為硫酸銅，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到CuSO₄•5H₂O；制備CaCO₃時，先通入氨氣，增大二氧化碳的溶解，生成碳酸銨與氯化鈣反應生成碳酸鈣、氯化銨，則過濾可得到CaCO₃，以此來解答．
（1）為使Fe²⁺、Fe³⁺一起沉淀，選擇合適的氧化劑將Fe²⁺氧化而又不引入新雜質(zhì)；檢驗Fe³⁺，選擇特征試劑KSCN；
（2）從溶液中要析出晶體，采用冷卻結(jié)晶法；過濾時要用到玻璃棒引流；
（3）CaCl₂溶液不能與CO₂反應，加入堿能反應，但又不能引入雜質(zhì)，應通入NH₃（或先加入NH₃•H₂O）；氨氣極易溶于水，要注意防倒吸，a裝置廣口瓶內(nèi)的進氣管長，容易倒吸，c裝置中的倒置漏斗、d中的多空球泡不可以防倒吸；

解答 解：制備CuSO₄•5H₂O及CaCO₃步驟：孔雀石主要成分Cu₂（OH）₂CO₃，其中還含少量Fe、Si的化合物．鐵元素以+2、+3價存在，孔雀石與硫酸反應中，少量Fe的氧化物均與硫酸反應，只有SiO₂不反應，溶液A中含Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，實現(xiàn)由溶液A至溶液B轉(zhuǎn)化，目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，試劑①應為氧化劑，且不能引入新的雜質(zhì)，則溶液B中含Cu²⁺、Fe³⁺，加CuO促進鐵離子水解轉(zhuǎn)化為沉淀，所以溶液C中主要為硫酸銅，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到CuSO₄•5H₂O；制備CaCO₃時，先通入氨氣，增大二氧化碳的溶解，生成碳酸銨與氯化鈣反應生成碳酸鈣、氯化銨，反應為：CaCl₂+CO₂+2NH₃•H₂O=CaCO₃↓+2NH₄Cl+H₂O，則過濾可得到CaCO₃．
（1）本實驗要除去Fe²⁺、Fe³⁺等離子，先加入合適的氧化劑時不能引入新的雜質(zhì)，可加入H₂O₂，發(fā)生的反應為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，因Fe³⁺遇KSCN溶液變?yōu)檠�紅色，則可用KSCN檢驗Fe³⁺；
故答案為：c；2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；d；
（2）從溶液中要析出晶體，采用冷卻結(jié)晶法，然后進行過濾等操作，過濾用到的儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗、濾紙等儀器，其中玻璃棒在過濾時起到引流的作用，在蒸發(fā)時起到攪拌的作用，
故答案為：加熱蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶；玻璃棒；攪拌、引流；
（3）CaCl₂溶液不能與CO₂反應，加入堿能反應，但又不能引入雜質(zhì)，應通入NH₃，發(fā)生反應為：CaCl₂+CO₂+2NH₃•H₂O=CaCO₃↓+2NH₄Cl+H₂O，實驗室收集氨氣時要注意防止倒吸，因為氨氣極易溶于水，吸收時導管不能插入到液面以下，可用倒置的漏斗，
故答案為：NH₃•H₂O；CaCl₂+CO₂+2NH₃•H₂O=CaCO₃↓+2NH₄Cl+H₂O；b；

點評 本題通過制備CuSO₄•5H₂O及CaCO₃實驗考查常見金屬的單質(zhì)及其化合物的應用，考查物質(zhì)的制取和提純等實驗操作，注意蒸發(fā)、過濾、滴定操作的注意事項，題目難度中等．