Question

19．某铜矿主要含Cu₂（OH）₂CO₃，还含少量Fe、Si的化合物．实验室以此铜矿石为原料制备CuSO₄•5H₂O及CaCO₃，部分步骤如图：

请回答下列问题：
（1）溶液A除含有Cu²⁺外，还可能含有的金属离子有Fe²⁺、Fe³⁺（填离子符号）；验证所含离子所用的试剂是在酸性高锰酸钾溶液、KSCN溶液．
（2）可用生成的CO₂制取优质碳酸钙．制备时，先向氯化钙溶液中通入氨气，再通入CO₂．
①实验室通常采用加热氯化铵和氢氧化钙混合物的方法制取氨气．某学习小组选取图1所给部分装置制取并收集纯净的氨气．

如果按气流方向连接各仪器接口，你认为正确的顺序为a→g、h→e、d→i．
其中与i相连漏斗的作用是防止倒吸．
②为探究氨气和氯气的反应（图2）
a．装置A、B，B装置内的药品依次是饱和食盐水、浓硫酸．
b．装置C可用于探究氯气与氨气（已知氯气和氨气可发生反应：3Cl₂+2NH₃=N₂+6HCl）的反应．实验打开开关1、3，关闭2，先向烧瓶中通入氯气，然后关闭1、3，打开2，向烧瓶中缓缓通入一定量的另一种气体．实验一段时间后向烧瓶内出现浓厚的白烟并在容器内壁凝结．
（3）测定铜矿石中Cu₂（OH）₂CO₃质量百分含量的方法是：
a．将1.25g铜矿石制取的CuSO₄•5H₂O于锥形瓶中，加入适量水完全溶解；
b．向溶液中加入100mL0.25mol/L的氢氧化钠溶液使Cu²⁺完全沉淀；
c．过滤；
d．滤液中的氢氧化钠溶液用0.5mol/L盐酸滴定至终点，耗用10mL盐酸．则铜矿石中Cu₂（OH）₂CO₃质量分数为88.8%．

Answer 1

分析 Cu₂（OH）₂CO₃以及Fe、Si的化合物与稀硫酸反应生成硫酸铜、硫酸亚铁、硫酸铁，二氧化硅与稀硫酸不反应，溶液A中加入双氧水具有强氧化性，能把亚铁离子氧化生成铁离子，所以在溶液A中加入H₂O₂反应的离子方程式是2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，溶液B中加入氧化铜调节溶液PH使铁离子全部沉淀，过滤得到滤液，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到硫酸铜晶体，
（1）Cu₂（OH）₂CO₃以及Fe、Si的化合物与稀硫酸反应生成硫酸铜、硫酸亚铁、硫酸铁，二氧化硅与稀硫酸不反应，所以溶液中A中除含有Cu²⁺外，还可能含有的金属离子有Fe²⁺、Fe³⁺，验证所含离子所用的试剂是高锰酸钾溶液检验亚铁离子，用硫氰酸钾溶液遇到铁离子形成血红色溶液，
（2）①根据装置图可知，A装置是制备氨气的．由于生成的氨气中含有水蒸气，所以需要干燥，选用碱石灰干燥．氨气的密度小于空气的，且氨气极易溶于水，所以应该用向下排空气法收集，且需要将多余的氨气进行吸收，与i相连的漏斗的作用是防止倒吸．
②为探究氨气和氯气的反应，要用A装置制氯气，制得的氯气中含有氯化氢和水等杂质，要用饱和食盐水和浓硫酸除去，根据装置C的结构可知，密度小的气体从导管2进，密度大的气体从导管1进，这样两种气体才能充分接触；
（3）消耗盐酸的物质的量是0.01L×0.5mol/L=0.005mol，则根据方程式NaOH+HCl=NaCl+H₂O可知，与盐酸反应的氢氧化钠是0.005mol．氢氧化钠的物质的量是0.1L×0.25mol/L=0.025mol，则与硫酸铜反应的氢氧化钠是0.025mol-0.005mol=0.020mol．则根据方程式2NaOH+CuSO₄=Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄可知，硫酸铜的物质的量是0.020mol÷2=0.010mol，所以根据原子守恒可知，铜矿石中Cu₂（OH）₂CO₃的物质的量是0.010mol÷2=0.005mol，计算得到质量分数．

解答 解：双氧水具有强氧化性，能把亚铁离子氧化生成铁离子，所以在溶液A中加入H₂O₂反应的离子方程式是2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（1）Cu₂（OH）₂CO₃以及Fe、Si的化合物与稀硫酸反应生成硫酸铜、硫酸亚铁、硫酸铁．二氧化硅与稀硫酸不反应，所以溶液A中除含有Cu²⁺外，还可能含有的金属离子有Fe²⁺、Fe³⁺，验证所含离子所用的试剂是高锰酸钾溶液检验亚铁离子，用硫氰酸钾溶液遇到铁离子形成血红色溶液，
故答案为：Fe²⁺、Fe³⁺，酸性高锰酸钾溶液、KSCN溶液；
（2）①根据装置图可知，A装置是制备氨气的．由于生成的氨气中含有水蒸气，所以需要干燥，选用碱石灰干燥．氨气的密度小于空气的，且氨气极易溶于水，所以应该用向下排空气法收集，且需要将多余的氨气进行吸收，因此正确的操作顺序是a→g、h→e、d→i；氨气极易溶于水，因此与i相连的漏斗的作用是防止倒吸，
故答案为：ghed，防止倒吸；
②为探究氨气和氯气的反应，要用A装置制氯气，制得的氯气中含有氯化氢和水等杂质，要用饱和食盐水和浓硫酸除去，所以装置B中的药品依次是饱和食盐水、浓硫酸，根据装置C的结构可知，密度小的气体从导管2进，密度大的气体从导管1进，这样两种气体才能充分接触，所以关闭2，先向烧瓶中通入氯气，
故答案为：饱和食盐水、浓硫酸；氯气；
（3）消耗盐酸的物质的量是0.01L×0.5mol/L=0.005mol，则根据方程式NaOH+HCl=NaCl+H₂O可知，与盐酸反应的氢氧化钠是0.005mol．氢氧化钠的物质的量是0.1L×0.25mol/L=0.025mol，则与硫酸铜反应的氢氧化钠是0.025mol-0.005mol=0.020mol．则根据方程式2NaOH+CuSO₄=Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄可知，硫酸铜的物质的量是0.020mol÷2=0.010mol，所以根据原子守恒可知，铜矿石中Cu₂（OH）₂CO₃的物质的量是0.010mol÷2=0.005mol，所以Cu₂（OH）₂CO₃质量分数为$\frac{0.005mol×222g/mol}{1.25g}$×100%=88.8%．
故答案为：88.8%．

点评 本题考查了混合物质的分离提纯，实验过程分析判断，注意仪器的应用和含量的计算，掌握基础是解题关键，题目难度中等．