Question

孔雀石主要含Cu ₂（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及纳米材料G，步骤如下：

（1）溶液A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最佳为

 

（填代号），检验溶液A中Fe³⁺的最佳试剂为

 

（填代号）．
a．KMnO₄/H⁺b．Cl₂ c．H₂O₂  d．KSCN
（2）沉淀D中除了过量的CuO外，还存在另一种固体，其化学式为

 

．加入CuO作用是

 

．
（3）由溶液C获得CuSO₄?5H₂O，需要经过

 

操作．
（4）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

 

．
（5）制备纳米材料G时，应向CaCl₂溶液中先通入（或先加入）

 

（填化学式），写出该反应的化学方程式

 

．
（6）欲测定溶液A中Fe²⁺的浓度，可用KMnO₄标准溶液滴定，取用KMnO₄标准溶液应使用

 

．取A溶液稀释一定倍数后，用KMnO₄标准溶液滴定，终点现象为

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,制备实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：孔雀石加入稀硫酸，生成气体E为二氧化碳，溶液A中含有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，加入试剂①将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，加入试剂能达到实验目的，又不引入新杂质，一般为H₂O₂，然后加入CuO调节溶液pH，可使铁离子水解生成Fe（OH）₃，即D为Fe（OH）₃，溶液C含有硫酸铜，经蒸发结晶可得到CuSO₄?5H₂O，在氯化钙溶液中通入二氧化碳和氨气，可生成碳酸钙纳米材料，同时生成氯化铵，以此解答该题．

解答： 解：孔雀石加入稀硫酸，生成气体E为二氧化碳，溶液A中含有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，加入试剂①将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，加入试剂能达到实验目的，又不引入新杂质，一般为H₂O₂，然后加入CuO调节溶液pH，可使铁离子水解生成Fe（OH）₃，即D为Fe（OH）₃，溶液C含有硫酸铜，经蒸发结晶可得到CuSO₄?5H₂O，在氯化钙溶液中通入二氧化碳和氨气，可生成碳酸钙纳米材料，同时生成氯化铵，
（1）选择“最佳试剂”，是加入试剂能达到实验目的，又不引入新杂质．溶液A的金属离子有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，溶液A加入试剂①将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，若a．加入高锰酸钾，引入K⁺、Mn²⁺等，故a错误；
b．若加入氯气，会引入氯离子，故b错误；
c．加入双氧水，双氧水是一种绿色试剂，将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，不会引入杂质，故c正确；
d．若加入KSCN溶液，不能氧化亚铁离子，故d错误，
检验溶液中Fe³⁺，使用的试剂是KSCN溶液，溶液变成血红色，是Fe³⁺的特征反应，
故答案为：c；d；
（2）溶液B加入CuO调节溶液pH值，使Fe³⁺的水解生成氢氧化铁沉淀而除去，淀D中除了过量的CuO外，还含有Fe（OH）₃，
故答案为：Fe（OH）₃；调节溶液的pH，促进Fe³⁺的水解；
（3）由溶液制得晶体，应进行蒸发、冷却结晶、过滤等操作，故答案为：蒸发、冷却结晶、过滤；
（4）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：引流；
（5）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，反应方程式为：2NH₃+CO₂+CaCl₂+H₂O=CaCO₃↓+2NH₄Cl，
故答案为：NH₃；2NH₃+CO₂+H₂O+CaCl₂→CaCO₃↓+2NH₄Cl；
（6）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；
滴定时滴入最后一滴，高锰酸钾不反应，溶液变成紫红色并保持半分钟说明滴定到达终点，
故答案为：酸式滴定管；溶液变成紫红色且半分钟不变化．

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．