Question

18．硅孔雀石的主要成分為CuCO₃•Cu（OH）₂和CuSiO₃•2H₂O，還含有SiO₂、FeCO₃、Fe₂O₃、Al₂O₃等雜質(zhì)．以硅孔雀石為原料制取硫酸銅的工藝流程如下：

部分氫氧化物開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
開始沉淀的pH	3.3	1.5	6.5	4.2
完全沉淀的pH	5.2	3.7	9.7	6.7

請回答下列問題：
（1）濾渣B的主要成分是Fe（OH）₃、Al（OH）₃（用化學(xué)式表示）；判斷本實驗?zāi)芊裾{(diào)節(jié)溶液pH使雜質(zhì)完全除去而不損失Cu²⁺，并簡述理由否，鋁離子全部沉淀時銅離子有沉淀
（2）用離子方程式表示加入綠色氧化劑A的作用2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O
（3）可向濾液A中加入bd（填字母）調(diào)節(jié)PH以除去雜質(zhì)
a．氨水   b．氧化銅  c．氫氧化鈉  d．氫氧化銅
（4）從濾液B中提取膽礬的操作包括蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、用乙醇洗滌、用濾紙吸干等
（5）測定產(chǎn)品純度和膽礬中結(jié)晶水?dāng)?shù)目
①沉淀法測定產(chǎn)品純度
取一定質(zhì)量的樣品溶于蒸餾水，加入足量的BaCl₂溶液和稀硝酸，過濾、洗滌、干燥、稱重，實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)測得的產(chǎn)品純度偏高，可能的原因是acd填字母）
a．產(chǎn)品失去部分結(jié)晶水                 b．產(chǎn)品中混有CuCl₂•2H₂O
c．產(chǎn)品中混有Al₂（SO₄）₃•12H₂O        d．產(chǎn)品中混有Na₂SO₄
②差量法測得結(jié)晶水?dāng)?shù)目
取ag樣品盛裝在干燥的坩鍋里，灼燒至結(jié)晶水全部失去，稱得無水硫酸銅的質(zhì)量b g，則膽礬（CuSO₄•nH₂O）中n值的表達(dá)式為$\frac{80（a-b）}{9b}$．

Answer 1

分析 硅孔雀石是一種含銅礦石，含銅形態(tài)為CuCO₃•Cu（OH）₂和CuSiO₃•2H₂O，同時含有SiO₂、FeCO₃、Fe₂O₃、A1₂O₃等雜質(zhì)，硅孔雀石礦粉加入稀硫酸溶解，加入過氧化氫氧化亞鐵離子浸取后過濾，得到濾渣主要為SiO₂、H₂SiO₃，濾液A在含有Cu²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、H⁺，加入銅的化合物調(diào)節(jié)溶液PH=4使鐵離子全部沉淀，此時鋁離子有部分沉淀，過濾得到濾液B主要是硫酸銅溶液，含有少量硫酸鋁和硫酸溶液，通過蒸發(fā)濃縮蒸發(fā)，冷卻結(jié)晶得到硫酸銅晶體；
（1）根據(jù)氫氧化物開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，依據(jù)離子沉淀的PH值分析，鐵離子全部沉淀PH=3.7，鋁離子全部沉淀PH=5.2，銅離子開始沉淀PH=4.2，鋁離子全部沉淀，銅離子液有沉淀，調(diào)節(jié)溶液pH不能使雜質(zhì)完全除去而不損失Cu²⁺；
（2）上述分析可知加入試劑A為氧化亞鐵離子為鐵離子的氧化劑且不能引入鋅的雜質(zhì)，所以需要加入過氧化氫，雙氧水酸性溶液中將亞鐵離子氧化成鐵離子；
（3）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；
（4）濾液得到溶質(zhì)晶體的方法是蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到硫酸銅晶體；
（5）①測得的產(chǎn)品純度偏高，可能是樣品失去結(jié)晶水導(dǎo)致樣品質(zhì)量減小，或混入的硫酸根離子和加入的氯化鋇生成更多的硫酸鋇；
②取ag樣品盛裝在干燥的坩鍋里，灼燒至結(jié)晶水全部失去，稱得無水硫酸銅的質(zhì)量b g，結(jié)晶水的質(zhì)量為ag-bg；依據(jù)物質(zhì)的量之比計算n值．

解答 解：（1）步驟中，調(diào)節(jié)pH=4時，所得濾渣B的成分依據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，pH=4時，三價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 ，依據(jù)離子沉淀的PH值分析，鐵離子全部沉淀PH=3.7，鋁離子全部沉淀PH=5.2，銅離子開始沉淀PH=4.2，鋁離子全部沉淀，銅離子液有沉淀，調(diào)節(jié)溶液pH不能使雜質(zhì)完全除去而不損失Cu²⁺，
故答案為：Fe（OH）₃、Al（OH）₃ ；否，鋁離子全部沉淀時銅離子有沉淀；
（2）由上述分析可知加入試劑A為氧化亞鐵離子為鐵離子的氧化劑且不能引入鋅的雜質(zhì)，所以需要加入過氧化氫，雙氧水酸性溶液中將亞鐵離子氧化成鐵離子，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：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；
（3）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、堿式碳酸銅、氫氧化銅等，故選bd，
故答案為：bd；
（4）濾液B為硫酸銅溶液，通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過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、過濾；
（5）①測得的產(chǎn)品純度偏高，可能是樣品失去結(jié)晶水導(dǎo)致樣品質(zhì)量減小，或混入的硫酸根離子和加入的氯化鋇生成更多的硫酸鋇，
a．產(chǎn)品失去部分結(jié)晶水導(dǎo)致樣品質(zhì)量減小，使測得的產(chǎn)品純度偏高，故a正確；
b．產(chǎn)品中混有CuCl₂•2H₂O對測定純度無影響，故b錯誤；
c．產(chǎn)品中混有Al₂（SO₄）₃•12H₂O，溶解后生成硫酸鋇沉淀質(zhì)量增大，故c正確；
d．產(chǎn)品中混有Na₂SO₄，溶解后生成硫酸鋇沉淀質(zhì)量增大，故d正確
故選acd；
②取ag樣品盛裝在干燥的坩鍋里，灼燒至結(jié)晶水全部失去，稱得無水硫酸銅的質(zhì)量b g，結(jié)晶水的質(zhì)量為ag-bg；依據(jù)物質(zhì)的量之比計算n值，1：n=$\frac{bg}{160g/mol}$：$\frac{ag-bg}{18g/mol}$，解得n=$\frac{80（a-b）}{9b}$，
故答案為：$\frac{80（a-b）}{9b}$．

點評 本題為工藝流程題，考查了方程式的書寫、物質(zhì)分離的方法、有關(guān)方程式的計算，主要是鋁及其化合物性質(zhì)的分析應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．