Question

4．孔雀石主要含Cu₂（OH）₂CO₃，还含少量Fe、Si的化合物．实验室以孔雀石为原料制备CuSO₄•5H₂O及CaCO₃，步骤如下：

请回答下列问题：
（1）溶液A中的金属离子有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺．从下列所给试剂中选择：实验步骤中试剂①为c（填代号），检验溶液A中Fe³⁺的最佳试剂d（填代号）．
a．KMnO₄       b．（NH₄）₂S        c．H₂O₂         d．KSCN
（2）由溶液C获得CuSO₄•5H₂O，需要经过加热蒸发、蒸发、冷却结晶、过滤、过滤等操作．除烧杯、漏斗外，过滤操作还用到另一玻璃仪器，该仪器在此操作中的主要作用是引流．
（3）制备CaCO₃时，应向CaCl₂溶液中先通入（或先加入）NH₃（NH₃•H₂O）（填化学式）．
（4）欲测定溶液A中Fe²⁺的浓度，需要用容量瓶配制某标准溶液，定容时视线应平视凹液面（或平视刻度线），直到凹液面的最低点与刻度线相切．用KMnO₄标准溶液滴定时应选用酸式滴定管（填“酸式”或“碱式”）．

Answer 1

分析 孔雀石主要成分Cu₂（OH）₂CO₃，其中还含少量Fe、Si的化合物．铁元素以+2、+3价存在，孔雀石与硫酸反应中，硫酸过量．由工艺流程转化关系可知，实现由溶液A至溶液B转化，目的是将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，试剂①应为氧化剂，且不能引入新的杂质．试剂②应为调节溶液pH值，使Fe³⁺转化为Fe（OH）₃，除去Fe³⁺，且不能引入新的杂质．
（1）由溶液B加入CuO可生成氢氧化铁沉淀可知，B应为含Fe³⁺的溶液，则试剂①应将Fe²⁺氧化为Fe³⁺；可用KSCN检验；
（2）由溶液制得晶体，应进行蒸发、冷却结晶、过滤等操作；过滤操作一般要用到三种玻璃仪器：烧杯、漏斗、玻璃棒．玻璃棒的作用是引流，避免液体外溅；
（3）根据流程图知，生成的气体F为二氧化碳，在氯化钙溶液中通入氨气、二氧化碳制备碳酸钙纳米材料．因为二氧化碳不与氯化钙溶液反应，同时二氧化碳在水中的溶解度很小，因此，要先向氯化钙溶液中加入氨水或通入氨气，在碱性溶液中通入二氧化碳，增加二氧化碳的溶解度，从而生成碳酸钙；
（4）酸性高锰酸钾具有强氧化性，可以腐蚀橡胶管，故应用酸式滴定管取KMnO₄标准溶液，根据定容的方法来回答；

解答 解：孔雀石主要成分Cu₂（OH）₂CO₃，其中还含少量Fe、Si的化合物．铁元素以+2、+3价存在，孔雀石与硫酸反应中，硫酸过量．由工艺流程转化关系可知，实现由溶液A至溶液B转化，目的是将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，试剂①应为氧化剂，且不能引入新的杂质．试剂②应为调节溶液pH值，使Fe³⁺转化为Fe（OH）₃，除去Fe³⁺，且不能引入新的杂质．
（1）由溶液B加入CuO可生成氢氧化铁沉淀可知，B应为含Fe³⁺的溶液，则试剂①应将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，为不引入新的杂质，可用H₂O₂为氧化剂，可用KSCN检验Fe³⁺，
故答案为：c；d；
（2）由溶液制得晶体，应进行蒸发、冷却结晶、过滤等操作；过滤操作一般要用到三种玻璃仪器：烧杯、漏斗、玻璃棒．玻璃棒的作用是引流，避免液体外溅，
故答案为：蒸发、冷却结晶、过滤；引流；
（3）根据流程图知，生成的气体F为二氧化碳，在氯化钙溶液中通入氨气、二氧化碳制备碳酸钙纳米材料．因为二氧化碳不与氯化钙溶液反应，同时二氧化碳在水中的溶解度很小，因此，要先向氯化钙溶液中加入氨水或通入氨气，在碱性溶液中通入二氧化碳，增加二氧化碳的溶解度，从而生成碳酸钙，故答案为：NH₃（NH₃•H₂O）．
（4）酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，碱式滴定管下端有一段橡胶管，橡胶管能被酸性高锰酸钾氧化，故应选择酸式滴定管；定容时视线应平视凹液面（或平视刻度线），直到凹液面的最低点与刻度线相切，故答案为：平视凹液面（或平视刻度线）；凹液面的最低点与刻度线相切；酸式．

点评 本题以化学工艺流程图为载体，设计方案制备重要化学试剂蓝矾和碳酸钙纳米材料，考查无机化学与实验的融合能力，以及完成基本实验操作的能力，难度大．