Question

8．硅孔雀石是一种含铜矿石，含铜形态为CuCO₃•Cu（OH）₂和CuSiO₃•2H₂O，同时含有SiO₂、FeCO₃、Fe₂O₃、Al₂O₃等杂质．以其为原料制取硫酸铜的工艺流程如图：

（1）完成步骤①中稀硫酸与CuSiO₃•2H₂O反应的化学方程式：CuSiO₃•2H₂O+H₂SO₄=CuSO₄+H₄SiO₄+H₂O；双氧水的作用是将Fe²⁺氧化成Fe³⁺．
（2）步骤②调节溶液pH，可以选用的试剂是AD
A．CuOB．Fe₂O₃ C．Al₂O₃D  Cu（OH）₂
（3）有关氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如下表：

氢氧化物	Al（OH）3	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Cu（OH）2
开始沉淀的pH	3.3	1.5	6.5	4.2
沉淀完全的pH	5.2	3.7	9.7	6.7

步骤②中，调节pH=4时，所得滤渣B的成分的化学式为Fe（OH）₃、Al（OH）₃．
（4）将滤液B通过蒸发浓缩、冷却结晶，过滤等操作可得到硫酸铜晶体．
（5）测定硫酸铜晶体结晶水的含量时，应将其放入坩埚中灼烧．加热失水后，若在空气中冷却称量，测定结果偏低（填“偏高”、“偏低”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）根据质量守恒定律，未知物应该是硅酸，利用观察法配平反应方程式即可；双氧水将亚铁离子氧化成铁离子的离子方程式；
（2）根据滤液A显示酸性，加入的试剂不能引进新的杂质进行分析；
（3）根据氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH列表进行分析PH=4完全沉淀、不完全沉淀的离子；
（4）滤液得到溶质晶体的方法是蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到硫酸铜晶体；
（5）根据测定硫酸铜晶体中结晶水含量的实验步骤选择使用的仪器；空气中冷却，称量的固体质量增加，测量结果偏低．

解答 解：（1）利用质量守恒定律，可以判断未知物是硅酸，利用观察法配平反应方程式为：CuSiO₃•2H₂O+H₂SO₄═CuSO₄+H₄SiO₄+H₂O；双氧水将亚铁离子氧化成铁离子的离子方程式为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；
故答案为：H₄SiO₄；将Fe²⁺氧化成Fe³⁺；
（2）由于滤液A显示酸性，加入的试剂能够中和溶液中的氢离子，还不能引进新的杂质，所以应该选用氧化铜，氢氧化铜，故选AD；
故答案为：AD；
（3）步骤②中，调节pH=4时，所得滤渣B的成分依据表中数据可知，pH=4时，三价铁离子完全生成了氢氧化铁沉淀，而铝离子完全沉淀需要的PH是5.2，所以铝离子没有完全沉淀，铝离子有少量沉淀，所以渣B的成分为：Fe（OH）₃、Al（OH）₃ ，
故答案为：Fe（OH）₃；Al（OH）₃ ；
（4）滤液B为硫酸铜溶液，通过蒸发浓缩、冷却结晶，过滤洗涤等操作可得到硫酸铜晶体；
故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶；
（5）测定硫酸铜晶体中结晶水的含量，需要的仪器是酒精灯、托盘天平、三角架、泥三角、玻璃棒、干燥器、坩埚钳、研钵、药匙和坩埚；若是在空中冷却后称量，导致称量的剩余固体质量偏大，计算出结晶水的质量偏小，结果偏低；
故答案为：坩埚；偏低．

点评 本题借助硅孔雀石为原料制取硫酸铜的工艺流程，考查了化学方程式书写、误差分析、化学计算等知识，可以根据所学知识完成，本题难度中等．