题目内容

6．孔雀石的主要成分为Cu2（OH）2CO3，还含少量二价铁和三价铁的氧化物及硅的氧化物．如图1是实验室以孔雀石为原料制备胆矾晶体的流程图：

请回答下列问题：
（1）溶液A中的金属离子有Cu2+、Fe2+、Fe3+．从下列所给试剂中选择：实验步骤中试剂①为c（填代号）
a、KMnO4            b、HNO3c、H2O2         d、Cl2
（2）根据图2有关数据，你认为工业上加入试剂①氧化操作时应采取的措施是：溶液温度控制在80℃，pH控制在1.5，氧化时间为4小时左右．
（3）欲测定溶液A中Fe2+的浓度，可用KMnO4标准溶液滴定，反应中MnO4-还原为Mn2+，取A溶液20.00mL，用去0.0240mol/L KMnO4溶液16.00mL时，恰好达到滴定终点，则A溶液中Fe2+浓度为0.096mol/L．
（4）请设计一种实验方案检验溶液C中Fe3+是否完全除去（写出操作步骤、现象和结论）取待检溶液少许，加入KSCN溶液，若溶液不变红色，说明Fe3+已完全除去；若溶液变红色，则说明Fe3+未完全除去．
（5）由溶液C获得胆矾晶体，需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等操作．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引流．
（6）为测定胆矾中结晶水数目，称取24.8g硫酸铜晶体盛装在干燥的坩埚
（填仪器名称）里，灼烧至质量不再改变时，称量粉末的质量为16.0g．，则计算得胆矾（CuSO4•nH2O）中n=4.9（计算结果精确到0.1）．

分析 向孔雀石中加入足量稀硫酸，发生的反应有Cu2（OH）2CO3+4HCl=2CuCl2+3H2O+CO2↑，溶液A只含Cu2+、Fe2+、Fe3+三种金属离子，铁的氧化物溶于稀硫酸生成铁盐、亚铁盐和水，然后过滤得到的滤渣为SiO2，溶液A中含有含有铁盐和亚铁盐及硫酸铜，气体为CO2，向溶液A中加入试剂①得到溶液B，试剂①是一种氧化剂，将Fe2+转化为Fe3+且不能引进杂质，应该选取双氧水，向溶液B中加入试剂CuO经过过滤得到溶液C和红褐色沉淀Fe（OH）3，溶液C为硫酸铜溶液，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤得到硫酸铜晶体，据此答题，
（1）分析可知溶液A中含Cu2+、Fe2+、Fe3+三种金属离子，试剂①是一种氧化剂，将Fe2+转化为Fe3+且不能引进杂质；
（2）根据如图2有关数据可知，pH值相等时温度越高Fe2+转化率越高，温度相等时pH值越小Fe2+转化率越高，据此选择条件；
（3）Fe2+溶液与KMnO4溶液发生氧化还原反应，反应中MnO4-被还原为Mn2+，反应的离子方程式为MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O，根据离子方程可知MnO4-～5Fe2+，据此计算；
（4）铁离子遇到KSCN溶液反应生成血红色溶液；
（5）将溶液硫酸铜加热浓缩、冷却结晶、过滤得到五水硫酸铜；过滤操作用到玻璃仪器为烧杯、玻璃棒、漏斗；
（6）固体灼烧在坩埚内，硫酸铜晶体灼烧至质量不再改变时，称量粉末的质量为16.0g．质量减少为结晶水的质量，16.0g为硫酸铜的质量，据此计算n值．

解答 解：（1）分析可知溶液A溶液A中的金属离子有：Cu2+、Fe2+、Fe3+，“试剂1”的目的是将溶液中的Fe2+转化为Fe3+，且不能引进杂质，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，故选c，
故答案为：Cu2+、Fe2+、Fe3+；c；
（2）根据如图2有关数据可知，pH值相等时温度越高Fe2+转化率越高，温度相等时pH值越小Fe2+转化率越高，所以工业上氧化操作时应采取的措施是溶液温度控制在80℃，pH控制在1.5，氧化时间为4小时左右Fe2+转化率达到较大值，4小时以后变化不大，
故答案为：80；1.5；4；
（3）Fe2+溶液与KMnO4溶液发生氧化还原反应，反应中MnO4-被还原为Mn2+，反应的离子方程式为MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O，根据离子方程可知MnO4-～5Fe2+，用去 KMnO4的物质的量为16.00mL×0.0240mol/L=3.84×10-4mol，所以A溶液中Fe2+浓度为$\frac{3.84×1{0}^{-4}mol×5}{0.02L}$=0.096mol/L，
故答案为：0.096；
（4）铁离子的检验方法为取待检溶液少许，加入KSCN溶液，若溶液不变红色，说明Fe3+已完全除去；若溶液变红色，则说明Fe3+未完全除去，
故答案为：取待检溶液少许，加入KSCN溶液，若溶液不变红色，说明Fe3+已完全除去；若溶液变红色，则说明Fe3+未完全除去；
（5）由溶液C获得胆矾晶体，需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤得到五水硫酸铜，除烧杯漏斗外过滤操作还用到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；引流；
（6）称取24.8g硫酸铜晶体CuSO4•nH2O，盛装在干燥的坩埚中灼烧至质量不再改变时，称量粉末的质量为16.0g硫酸铜，物质的量=$\frac{16.0g}{160g/mol}$=0.1mol，
CuSO4•nH2O物质的量为0.1mol，M=248g/mol，
质量减少为水的质量，水物质的量=$\frac{24.8g-16g}{18g/mol}$=0.49mol，
则n=4.9
故答案为：坩埚；4.9：

点评 本题考查物质制备及物质分离和提纯，为高考高频点，侧重考查学生分析、计算及实验操作能力，关键是明确实验原理及基本操作方法，知道流程图中发生的反应及操作方法，题目难度中等．

练习册系列答案
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（1）若反应进行到某时刻t时，nt（N2）=6.5mol，nt（NH3）=3mol，计算a的值．
（2）反应达平衡时，混合气体的体积为358.4L（标况下），其中NH3的含量（体积分数）为25%．计算平衡时NH3的物质的量．
（3）平衡混合气体中，n（N2）：n（H2）：n（NH3）等于多少？
17．常见无机物A、B、C、D存在如图转化关系：
（1）若D是氯碱工业的主要产品，B有两性氢氧化物，则反应②的离子方程式是：Al（OH）3+OH-═[Al（OH）4]-．
（2）若A是一种碱性气体，常用作制冷剂，B是汽车尾气之一，遇空气会变色，则反应①的化学方程式为4NH3+5O2$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO2+6H2O．
（3）若A为常见挥发性强酸，D是生产生活中用量最大用途最广的金属单质，则B的化学式可能是Fe（NO3）3，写出反应②的离子方程式为2Fe3++Fe═3Fe2+．
（4）若A、C、D都是常见气体，C是形成酸雨的主要气体，则反应③的化学方程式2H2S+SO2═3S+2H2O．
（5）若A、B、C的水溶液均显碱性，焰色反应均为黄色，D为CO2，用离子方程式解释B溶液
显碱性的原因（用离子方程式表示）CO32-+H2O?HCO3-+OH-，举出C的一种用途治疗胃酸过多、发酵粉、泡沫灭火器等．
14．金属镍有广泛的用途．粗镍中含有少量Fe、Zn、Ag、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，（氧化性Fe2+＜Ni2+＜Ag+）下列叙述正确的是（　　）
A．阴极发生氧化反应，其电极反应式：Ni2++2e-═Ni
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C．电解后溶液中Ni2+数目减少
D．电解后，电解槽底部的阳极泥中有Pt和Fe
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选项甲乙丙丁
ASSO2SO3H2SO4
BN2NH3NONO2
CCuOCuCu（OH）2CuCl2
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A．AB．BC．CD．D
11．已知A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次递增，A、B、C、D位于前三周期，A位于周期表的s区，其原子中电子层数和未成对电子数相同；B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同；D原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍．A、B、D三种元素组成的一种化合物M是新装修居室中常含有的一种有害气体，A、B二种元素组成的原子个数比为1：1的化合物N是常见的有机溶剂．E有“生物金属”之称，E4+和氩原子的核外电子排布相同．
请回答下列问题：（答题时，A、B、C、D、E用所对应的元素符号表示）
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（3）下列叙述正确的是d．（填字母）
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的绿色晶体，该晶体中两种配体的物质的量之比为1：5，则该配离子的化学式为[TiCl（H2O）5]2+．
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