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16.孔雀石主要成分是Cu2(OH)2CO3,还含少量FeCO3及Si的化合物,实验室以孔雀石为原料制备硫酸铜晶体的步骤如下:

(1)步骤Ⅰ中涉及的反应用离子方程式表示为Cu2(OH)2CO3+4H+=2Cu2++CO2↑+3H2O,FeCO3+2H+=Fe2++CO2↑+H2O.
(2)步骤Ⅱ中试剂①是b(填代号).
a.KMnO4     b.H2O2         c.Fe粉          d.KSCN
(3)步骤Ⅲ加入CuO的目的是消耗酸使溶液pH升高,便于Fe3+形成沉淀除去.
(4)步骤Ⅳ获得硫酸铜晶体,需要经过加热浓缩、冷却结晶、过滤等操作.
(5)孔雀石与焦炭一起加热可以生成Cu及其它无毒物质,写出该反应的化学方程式Cu2(OH)2CO3+C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+2CO2↑+H2O.
(6)测定硫酸铜晶体(CuSO4•xH2O)中结晶水的x值:称取2.4g硫酸铜晶体,加热至质量不再改变时,称量粉末的质量为1.6g.则计算得x=4.4(计算结果精确到0.1).

分析 孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3,还含少量FeCO3、Si的化合物,加入稀硫酸反应后生成二氧化碳气体,过滤得到二氧化硅固体,得到滤液1为硫酸铜、硫酸亚铁溶液,“除杂”时先通入足量过氧化氢将Fe2+氧化成Fe3+,得到溶液2为硫酸铜、硫酸铁溶液,再加入CuO固体调节溶液pH,沉淀铁离子生成氢氧化铁沉淀;过滤得到滤液为硫酸铜溶液,滤液3为硫酸铜溶液,通过蒸发浓缩,冷却结晶,过滤洗涤得到硫酸铜晶体;
(1)孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3,还含少量FeCO3、Si的化合物,步骤Ⅰ中涉及的反应是Cu2(OH)2CO3和FeCO3与硫酸发生复分解反应生成二氧化碳,
(2)步骤Ⅱ中加入试剂①的目的是氧化亚铁离子为铁离子,便于除去,所加试剂能和亚铁离子反应且不能引入新的杂质;
(3)步骤Ⅲ加入CuO目的是调节溶液的PH使铁离子全部沉淀;
(4)溶液中得到溶质的方法是蒸发浓缩冷却结晶、过滤洗涤;
(5)孔雀石与焦炭一起加热可以生成Cu、二氧化碳和水,依据原子守恒配平书写化学方程式;
(6)称量粉末的质量为1.6g为硫酸铜质量,受热前后质量变化为结晶水的质量,结合化学方程式CuSO4•xH2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+xH2O计算x.

解答 解:孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3,还含少量FeCO3、Si的化合物,加入稀硫酸反应后生成二氧化碳气体,过滤得到二氧化硅固体,得到滤液1为硫酸铜、硫酸亚铁溶液,“除杂”时先通入足量过氧化氢将Fe2+氧化成Fe3+,得到溶液2为硫酸铜、硫酸铁溶液,再加入CuO固体调节溶液pH,沉淀铁离子生成氢氧化铁沉淀;过滤得到滤液为硫酸铜溶液,滤液3为硫酸铜溶液,通过蒸发浓缩,冷却结晶,过滤洗涤得到硫酸铜晶体;
(1)孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3,还含少量FeCO3、Si的化合物,步骤Ⅰ中涉及的反应是Cu2(OH)2CO3和FeCO3与硫酸发生复分解反应生成二氧化碳,反应的化学方程式为:Cu2(OH)2CO3+4H+=2Cu2++CO2↑+3H2O,FeCO3+2H+=Fe2++CO2↑+H2O;
故答案为:Cu2(OH)2CO3+4H+=2Cu2++CO2↑+3H2O,FeCO3+2H+=Fe2++CO2↑+H2O;
(2)步骤Ⅱ中加入试剂①的目的是氧化亚铁离子为铁离子,便于沉淀除去,所加试剂能和亚铁离子反应且不能引入新的杂质,
a.KMnO4溶液加入后,能氧化亚铁离子,但会引入钾离子、锰离子,故a不符合;    
b.加入H2O2会氧化亚铁离子为铁离子,过氧化氢被还原为水,不引入杂质,故b符合;       
c.Fe粉不能氧化亚铁离子,故c不符合;          
d.加入KSCN溶液结合铁离子形成络合物,不能氧化亚铁离子,亚铁离子的存在会干扰硫酸铜晶体的析出,故d不符合;
故答案为:b;
(3)步骤Ⅲ加入CuO目的是和酸反应,调节溶液的PH使铁离子全部沉淀,故答案为:消耗酸使溶液pH升高,便于Fe3+形成沉淀除去;
(4)操作Ⅳ是溶液中得到溶质的方法是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤;
故答案为:加热浓缩;冷却结晶;
(5)孔雀石与焦炭一起加热可以生成Cu、二氧化碳和水,依据原子守恒配平书写得到的化学方程式为:Cu2(OH)2CO3+C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 2Cu+2CO2↑+H2O;
故答案为:Cu2(OH)2CO3+C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 2Cu+2CO2↑+H2O;
(6)称取2.4g硫酸铜晶体,加热至质量不再改变时,称量粉末的质量为1.6g为硫酸铜质量,n(CuSO4)物质的量=$\frac{1.6g}{160g/mol}$=0.01mol,受热质量减少2.4g-1.6g=0.8g,水的物质的量=$\frac{0.8g}{18g/mol}$=0.044mol;
CuSO4•xH2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+xH2O
              1     x
         0.01mol    0.044mol
 x=4.4
故答案为:4.4.

点评 本题考查了物质分离方法和提纯的应用,主要是物质性质的理解应用,掌握实验基本操作和流程分析是关键,题目难度中等.

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