Question

4．孔雀石的主要成分为Cu₂（OH）₂CO₃，还含少量铁的氧化物和硅的氧化物．以下是实验室以孔雀石为原料制备CuSO₄•5H₂O晶体的流程图：

（1）孔雀石研磨的目的是增大固体表面积，从而增大反应速率．浸泡孔雀石的试剂A若选用过量的稀硫酸，则产生的气体a是CO₂（填化学式）、固体a是SiO₂（填化学式）．
（2）使用试剂B的目的是将溶液中的Fe²⁺转化为Fe³⁺，试剂B宜选用B（填选项序号）．
A．酸性KMnO₄溶液　　 　B．双氧水　 　　C．浓硝酸　 　　　D．氯水
     相应的离子方程式：2FeSO₄+H₂SO₄+H₂O₂=Fe₂（SO₄）₃+2H₂O 或 2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O．
（3）试剂C的使用目的是调节溶液pH，使Fe³⁺转化为沉淀予以分离．试剂C宜选用D（填选项序号）．
A．稀硫酸　　　　B．NaOH溶液　　C．氨水　　　　　D．CuO
    相应的离子方程式CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O．
（4）1mol氨气通过加热的Cu₂（OH）₂ CO₃可以产生1.5mol金属铜，发生反应的化学方程式：3Cu₂（OH）₂CO₃+4NH₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$6Cu+3CO₂+9H₂O+2N₂．

Answer 1

分析 孔雀石经研磨后加过量的稀硫酸浸泡，Cu₂（OH）₂CO₃和铁的氧化物会与硫酸反应，生成气体a为二氧化碳，固体a为不溶的二氧化硅，溶液a为铜和铁的硫酸盐溶液，溶液a中加入试剂B、C将溶液中的Fe²⁺转化为Fe³⁺，调节溶液pH，使Fe³⁺转化为沉淀予以分离，得沉淀C为氢氧化铁，溶液C为硫酸铜溶液．
（1）根据增大固体表面积，能增大反应速率．Cu₂（OH）₂CO₃会与硫酸反应则产生CO₂气体，SiO₂不溶；
（2）双氧水不但能将溶液中的Fe²⁺转化为Fe³⁺，而且不引入新的杂质，其他试剂会引入杂质离子．根据Fe²⁺在酸性条件下与H₂O₂反应生成Fe³⁺和H₂O，配平可得相应的化学反应方程式；
（3）CuO应该能与酸反应，增大溶液pH，使Fe³⁺完全转化为沉淀予以分离，而且不引入杂质；稀硫酸不反应，NaOH溶液和氨水会引入杂质；
（4）根据电子守恒可推知氨气应被还原为氮气，然后根据定量关系和质量守恒配平发生反应的化学方程式：3Cu₂（OH）₂CO₃+4NH₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$6Cu+3CO₂+9H₂O+2 N₂；

解答 解：孔雀石经研磨后加过量的稀硫酸浸泡，Cu₂（OH）₂CO₃和铁的氧化物会与硫酸反应，生成气体a为二氧化碳，固体a为二氧化硅，溶液a为铜和铁的硫酸盐溶液，溶液a中加入试剂B、C将溶液中的Fe²⁺转化为Fe³⁺，调节溶液pH，使Fe³⁺转化为沉淀予以分离，得沉淀C为氢氧化铁，溶液C为硫酸铜溶液．
（1）孔雀石研磨的目的是 增大固体表面积，从而增大反应速率．Cu₂（OH）₂CO₃会与硫酸反应则产生CO₂气体，固体a是不溶的 SiO₂，
故答案为：增大固体表面积，从而增大反应速率；CO₂；SiO₂；
（2）试剂B宜选用双氧水，因为双氧水不但能将溶液中的Fe²⁺转化为Fe³⁺，而且不引入新的杂质，其他试剂会引入杂质离子．根据Fe²⁺在酸性条件下与H₂O₂反应生成Fe³⁺和H₂O，配平可得相应的化学反应方程式：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O或2FeSO₄+H₂SO₄+H₂O₂=Fe₂（SO₄）₃+2H₂O，
故答案为：B；2FeSO₄+H₂SO₄+H₂O₂=Fe₂（SO₄）₃+2H₂O 或 2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O；
（3）试剂C应该能与酸反应，增大溶液pH，使Fe³⁺完全转化为沉淀予以分离，而且不引入杂质，故宜选用CuO，相应的离子方程式CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O；稀硫酸不反应，NaOH溶液和氨水会引入杂质，故不适合，
故答案为：D；CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O；
（4）1mol氨气通过加热的Cu₂（OH）₂CO₃可以产生1.5mol金属铜，根据电子守恒可推知氨气应被还原为氮气，然后根据定量关系和质量守恒配平发生反应的化学方程式：3Cu₂（OH）₂CO₃+4NH₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$6Cu+3CO₂+9H₂O+2 N₂，
故答案为：3Cu₂（OH）₂CO₃+4NH₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$6Cu+3CO₂+9H₂O+2N₂；

点评 本题考查了铜及其重要化合物的性质、物质的制备、分离与提纯，有关Ksp的计算等问题，综合性较强，掌握基础是解题关键，题目难度中等．