题目内容
孔雀石主要含Cu2 (OH)2CO3，还含少量Fe、Si的化合物。某工厂以孔雀石为主要原料制备CuSO4·5 H2O及纳米材料G，主要步骤如下：
已知该条件下，通过调节溶液的酸碱性而使Fe3+、Fe2+、Cu2+生成沉淀的pH分别如下：
请回答下列问题：
（1）写出孔雀石主要成分Cu2(OH)2CO3与稀硫酸反应的化学方程式 。
（2）溶液A的金属离子有Cu2+、Fe2+、Fe3+。要检验其中的Fe2+应选择下列试剂中的 。
a．KMnO4 b．NaOH c．H2O2 d．KSCN
（3）溶液A中的金属离子有Cu2+、Fe2+、Fe3+。试剂①是一种氧化剂，把Fe2+氧化成Fe3+的目的是 。该工厂选用试剂①最好为下列中的 （填代号）。
a．H2O2 b．空气 c．Cl2 d．KSCN
（4）根据下图有关数据，你认为工业上氧化操作时应采取的措施是 。
（5）向溶液B中加入试剂②的化学式为 ，操作I的名称是 。
（6）气体E和气体F应该先通人CaCl2溶液中的是 （填化学式）。写出制备G和H的化学反应方程式 。
（7）欲测定溶液A中Fe2+的浓度，可用KMnO4标准溶液滴定，反应中MnO4－还原为Mn2+，则该反应的离子方程式为 。取A溶液20.00 mL，用去0.0240mol／LKMnO4溶液16.00 mL时，恰好达到滴定终点，则A溶液中Fe2+浓度为 。
已知该条件下，通过调节溶液的酸碱性而使Fe3+、Fe2+、Cu2+生成沉淀的pH分别如下：
| 物质 | 开始沉淀时的pH | 完全沉淀时的pH |
| Fe(OH)3 | 2.2 | 3.2 |
| Fe(OH)2 | 7.6 | 9.6 |
| Cu(OH)2 | 4.7 | 6.4 |
（1）写出孔雀石主要成分Cu2(OH)2CO3与稀硫酸反应的化学方程式 。
（2）溶液A的金属离子有Cu2+、Fe2+、Fe3+。要检验其中的Fe2+应选择下列试剂中的 。
a．KMnO4 b．NaOH c．H2O2 d．KSCN
（3）溶液A中的金属离子有Cu2+、Fe2+、Fe3+。试剂①是一种氧化剂，把Fe2+氧化成Fe3+的目的是 。该工厂选用试剂①最好为下列中的 （填代号）。
a．H2O2 b．空气 c．Cl2 d．KSCN
（4）根据下图有关数据，你认为工业上氧化操作时应采取的措施是 。
（5）向溶液B中加入试剂②的化学式为 ，操作I的名称是 。
（6）气体E和气体F应该先通人CaCl2溶液中的是 （填化学式）。写出制备G和H的化学反应方程式 。
（7）欲测定溶液A中Fe2+的浓度，可用KMnO4标准溶液滴定，反应中MnO4－还原为Mn2+，则该反应的离子方程式为 。取A溶液20.00 mL，用去0.0240mol／LKMnO4溶液16.00 mL时，恰好达到滴定终点，则A溶液中Fe2+浓度为 。
（1）Cu2(OH)2CO3+2H2SO4＝2CuSO4+3H2O+CO2↑（2分）
（2）a（1分）
（3）调节溶液的PH时，Fe3+在Cu2+开始沉淀之前就能沉淀完全，从而把铁杂质除去（1分）
a（1分）
（4）溶液温度控制在80℃，PH控制在1.5，氧化时间为4小时左右（1分）
（5）CuO（1分） 过滤（1分）
（6）NH3（1分） 2NH3+CO2+CaCl2+H2O==CaCO3↓+2NH4Cl（2分）
（7）MnO4－+ 5Fe2+ + 8H+="==" Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O（2分） 0.0960mol/L（2分）
（2）a（1分）
（3）调节溶液的PH时，Fe3+在Cu2+开始沉淀之前就能沉淀完全，从而把铁杂质除去（1分）
a（1分）
（4）溶液温度控制在80℃，PH控制在1.5，氧化时间为4小时左右（1分）
（5）CuO（1分） 过滤（1分）
（6）NH3（1分） 2NH3+CO2+CaCl2+H2O==CaCO3↓+2NH4Cl（2分）
（7）MnO4－+ 5Fe2+ + 8H+="==" Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O（2分） 0.0960mol/L（2分）
（1）Cu2(OH)2CO3属于碱式盐，和稀硫酸反应生成硫酸铜、CO2和水，反应式为Cu2(OH)2CO3+2H2SO4＝2CuSO4+3H2O+CO2↑。
（2）亚铁离子具有还原性，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，所以可选择a。
（3）要制备硫酸铜，则必须出去铁离子和亚铁离子。根据表中数据可知要通过沉淀法直接出去亚铁离子，则铜离子也将被同时除去，所以应该把亚铁离子氧化生成铁离子，然后再通过沉淀法出铁离子。因为当氢氧化铁完全沉淀后，铜离子还留在溶液中。所选择的氧化剂不能再引入新的杂质，所以应该选择绿色氧化剂双氧水。
（4）根据图像可知，在80℃pH等于1.5时转化率最高，所以应该控制的条件就是溶液温度控制在80℃，PH控制在1.5，氧化时间为4小时左右。
（5）要得到氢氧化铁沉淀，就有增大溶液的pH，同时还不能引入杂质，所以可选择氧化铜。要分离固液混合物，需要过滤。
（6）E是CO2，CO2和氯化钙是不反应的，要得到碳酸钙沉淀，就降低溶液的酸性，因此首先通入氨气，使溶液显碱性，然后在通入CO2即可生成碳酸钙和氯化铵。反应式为2NH3+CO2+CaCl2+H2O==CaCO3↓+2NH4Cl。
（7）参加反应的高锰酸钾是0.0240mol／L×0.016L＝0.000384mol，高锰酸钾氧化亚铁离子的方程式为MnO4－+ 5Fe2+ + 8H+="==" Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O，所以消耗的亚铁离子为0.000384mol×5＝0.00192mol，所以浓度为
。
（2）亚铁离子具有还原性，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，所以可选择a。
（3）要制备硫酸铜，则必须出去铁离子和亚铁离子。根据表中数据可知要通过沉淀法直接出去亚铁离子，则铜离子也将被同时除去，所以应该把亚铁离子氧化生成铁离子，然后再通过沉淀法出铁离子。因为当氢氧化铁完全沉淀后，铜离子还留在溶液中。所选择的氧化剂不能再引入新的杂质，所以应该选择绿色氧化剂双氧水。
（4）根据图像可知，在80℃pH等于1.5时转化率最高，所以应该控制的条件就是溶液温度控制在80℃，PH控制在1.5，氧化时间为4小时左右。
（5）要得到氢氧化铁沉淀，就有增大溶液的pH，同时还不能引入杂质，所以可选择氧化铜。要分离固液混合物，需要过滤。
（6）E是CO2，CO2和氯化钙是不反应的，要得到碳酸钙沉淀，就降低溶液的酸性，因此首先通入氨气，使溶液显碱性，然后在通入CO2即可生成碳酸钙和氯化铵。反应式为2NH3+CO2+CaCl2+H2O==CaCO3↓+2NH4Cl。
（7）参加反应的高锰酸钾是0.0240mol／L×0.016L＝0.000384mol，高锰酸钾氧化亚铁离子的方程式为MnO4－+ 5Fe2+ + 8H+="==" Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O，所以消耗的亚铁离子为0.000384mol×5＝0.00192mol，所以浓度为
。
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