题目内容

【题目】孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3(含少量FeO、Fe2O3、SiO2)。某小组同学在实验室以孔雀石为原料制备胆矾,并测定所得胆矾中结晶水的含量。实验步骤如下:

(提供试剂:NaOH溶液、 H2O2溶液、 CuO 、Na2CO3)

完成下列填空:

(1)孔雀石的主要成分与稀硫酸反应的离子方程式为________。

(2)按试剂加入顺序,w所代表的试剂依次为__________。沉淀B的成分为_______。

(3)a操作依次为:加热蒸发、_______、过滤、洗涤、__________。除烧杯、漏斗之外过滤还需要另一玻璃仪器,该仪器在此操作中的主要作用是_________。

(4)欲检验溶液A中Fe2+的试剂是___________(选填序号)。如果测定Fe2+的含量,需要用容量瓶配制某标准溶液,请简述配制中“定容”的操作:_____。

a NaOH(aq) b Na2CO3(aq) c 淀粉KI(aq) d 酸性KMnO4(aq)

(5)在测定所得胆矾(CuSO4·xH2O)中结晶水x值的实验过程中,若测定结果的实验误差为1.5%,可能的原因是_______________。

a 加热温度过高 b 胆矾晶体的颗粒较大

c 加热后放在空气中冷却 d 加热胆矾晶体时有晶体从坩埚中溅出

(6)该小组一位同学根据实验结果求出样品中孔雀石的质量分数为:,另一位同学不同意,其原因是___________。

【答案】Cu2(OH)2CO3+4H+→2Cu2++3H2O+CO2↑ H2O2溶液、 CuO Fe(OH)3、 CuO 冷却结晶 自然干燥 引流 d 加水到离刻度线2~3cm处改用胶头滴管滴加蒸馏水,直到凹液面的最低线与刻度线相平 a、d 在除杂过程中加入了CuO,会使结果偏大

【解析】

m1g孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3(含少量FeO、Fe2O3、SiO2),加入稀硫酸过滤得到滤渣二氧化硅和溶液A为硫酸铜、硫酸亚铁、硫酸铁,加入W为过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子,加入氧化铜调节溶液的pH沉淀铁离子,过滤得到沉淀B为氢氧化铁和过量的氧化铜,溶液B为硫酸铜溶液,通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥得到硫酸铜晶体m2g,受热失去结晶水得到硫酸铜固体m3g。据此解答。

(1)碱式碳酸铜和硫酸反应生成硫酸铜、水和二氧化碳,反应的离子方程式为:Cu2(OH)2CO3+4H+=2Cu2++3H2O+CO2↑,故答案为:Cu2(OH)2CO3+4H+=2Cu2++3H2O+CO2↑;

(2)按试剂加入顺序,w所代表的试剂依次为加入氧化剂过氧化氢氧化亚铁离子,不引入其他杂志离子,加入氧化铜调节溶液pH使铁离子全部沉淀,过滤得到沉淀B为Fe(OH)3、CuO,故答案为:H2O2溶液、CuO;Fe(OH)3、CuO;

(3)从溶液B中获得硫酸铜晶体,直接加热蒸干会导致硫酸铜失去结晶水,应该采用的操作方法为:加热浓缩、冷却结晶、过滤、自然干燥,除烧杯、漏斗之外过滤还需要另一玻璃仪器为玻璃棒,该仪器在此操作中的主要作用是引流,故答案为:冷却结晶,自然干燥;引流;

(4)溶液A中含亚铁离子和铁离子:a.NaOH溶液,向Fe2+溶液中加入NaOH溶液后,Fe2+与OH-反应生成Fe(OH)2,Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓,Fe(OH)2不稳定易被氧气氧化为Fe(OH)3,4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,白色的Fe(OH)2沉淀变成红褐色Fe(OH)3,向Fe2+溶液中加入NaOH溶液后,观察到生成的白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色;Fe3+与OH-反应Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓,生成红褐色Fe(OH)3,两者反应现象干扰,不能检验该溶液中存在Fe2+,故a错误;

b.Na2CO3(aq)和亚铁离子生成沉淀,和铁离子双水解生成氢氧化铁沉淀和二氧化碳,溶液浑浊不能检验亚铁离子,故b错误;

c.淀粉KI(aq)和铁离子发生氧化还原反应生成碘单质和亚铁离子,溶液颜色相近不能鉴别亚铁离子,故c错误;

d.酸性KMnO4(aq),因为Fe2+具有较强的还原性能使酸性KMnO4溶液褪色,Fe3+不能,故能够用酸性KMnO4溶液鉴别Fe2+和Fe3+,故d正确;

如果测定Fe2+的含量,需要用容量瓶配制某标准溶液,加水到离刻度线2~3cm处改用胶头滴管滴加蒸馏水,直到凹液面的最低线与刻度线相平,故答案为:d;加水到离刻度线2~3cm处改用胶头滴管滴加蒸馏水,直到凹液面的最低线与刻度线相平;

(5)测定所得胆矾(CuSO4xH2O)中结晶水x值,应称量坩埚的质量,坩埚和晶体的质量,加热后坩埚的质量,加热后再称量一次坩埚的质量,判断质量是否在误差允许范围内及两次值是否相差不超过0.1g,所以至少称量4次;

a.加热温度过高,会导致硫酸铜分解,质量变化较大,导致结果偏大,a正确;

b.胆矾晶体的颗粒较大,会导致晶体解热分解不完全,质量变化偏小,结果偏小,b错误;

c.加热后放在空气中冷却,会吸收空气中的水重新形成晶体,导致测定结果偏小,c错误;

d.加热胆矾晶体时有晶体从坩埚中溅出,导致测定的结晶水的质量偏大,测定的x值偏大,故d正确;

故答案为:ad;

(6)向溶液中加入CuO调节溶液的pH,沉淀Ⅱ为Fe(OH)3,所以胆矾中的铜元素不是都来自样品,因此该小组一位同学根据实验结果求出样品中CuO的质量分数偏大,故答案为:在除杂过程中加入了CuO,会使结果偏大。

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