Question

14．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．以下是实验室以孔雀石为原料制备CuSO₄•5H₂O晶体的流程图：

（1）试剂A的化学式是H₂SO₄；操作Ⅰ的名称是过滤；
（2）生成气体X的化学方程式为：Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄═2CuSO₄+3H₂O+CO₂↑．
（3）使用试剂B的目的是将溶液中的Fe²⁺转化为Fe³⁺，试剂B最好选用B
A．酸性KMnO₄溶液     B．双氧水     C．浓硝酸    D．氯水
（4）已知：

物质	Fe（OH）3	Cu（OH）2
开始沉淀时的pH	2.3	4.8
完全沉淀时的pH	3.7	6.7

①试剂C的使用是为了调节溶液的pH，使Fe³⁺转化为沉淀予以分离．试剂C宜选用D：
A．稀硫酸     B．NaOH溶液      C．氨水      D．CuO
②为完全除去溶液c中的Fe³⁺而又不使Cu²⁺沉淀，则应调节溶液pH的范围为3.7-4.8．
（5）请设计一种实验方案检验溶液中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．

Answer 1

分析 孔雀石的主要成分为Cu₂（OH）₂CO₃，还含少量铁的氧化物和硅的氧化物，将孔雀石研磨然后加入试剂A浸泡，得到气体、溶液和固体，因为最终得到CuSO₄，且能得到气体，试剂A为稀硫酸，Cu₂（OH）₂CO₃、铁的氧化物都能和稀硫酸反应生成硫酸盐，SiO₂和稀硫酸不反应，所以X为CO₂、溶液中溶质为CuSO₄、铁的硫酸盐，过滤得到固体b为SiO₂；试剂B的目的是将溶液中的Fe²⁺转化为Fe³⁺，试剂B应该具有强氧化性，能氧化亚铁离子但不能引进新的杂质，所以B为双氧水；
试剂C用于调节溶液pH，使Fe³⁺转化为沉淀予以分离，加入的物质能和稀硫酸反应，能将铁离子转化为沉淀，但不能引进新的杂质；然后过滤得到固体e和溶液d，将溶液d加热浓缩、冷却结晶、过滤得到五水硫酸铜，据此分析解答．

解答 解：孔雀石的主要成分为Cu₂（OH）₂CO₃，还含少量铁的氧化物和硅的氧化物，将孔雀石研磨然后加入试剂A浸泡，得到气体、溶液和固体，因为最终得到CuSO₄，且能得到气体，试剂A为稀硫酸，Cu₂（OH）₂CO₃、铁的氧化物都能和稀硫酸反应生成硫酸盐，SiO₂和稀硫酸不反应，所以X为CO₂、溶液中溶质为CuSO₄、铁的硫酸盐，过滤得到固体b为SiO₂；试剂B的目的是将溶液中的Fe²⁺转化为Fe³⁺，试剂B应该具有强氧化性，能氧化亚铁离子但不能引进新的杂质，所以B为双氧水；
试剂C用于调节溶液pH，使Fe³⁺转化为沉淀予以分离，加入的物质能和稀硫酸反应，能将铁离子转化为沉淀，但不能引进新的杂质；然后过滤得到固体e和溶液d，将溶液d加热浓缩、冷却结晶、过滤得到五水硫酸铜，
（1）通过以上分析知，A为H₂SO₄，分离难溶性固体和溶液采用过滤方法，故答案为：H₂SO₄；过滤；
（2）生成X的方程式为Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄═2CuSO₄+3H₂O+CO₂↑，故答案为：Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄═2CuSO₄+3H₂O+CO₂↑；
（3）使用试剂B的目的是将溶液中的Fe²⁺转化为Fe³⁺，但不能引进新的杂质，所以试剂B最好选用双氧水，故选B；
（4）试剂C的使用是为了调节溶液的pH，且不能引进新的杂质，且易分离，使Fe³⁺转化为沉淀予以分离CuO，故选D；
②将铁离子转化为沉淀但铜离子不能转化为沉淀，所以pH范围为3.7-4.8，故答案为：3.7～4.8；
（5）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．

点评 本题考查物质分离和提纯，为高频考点，涉及试剂的选取、基本实验操作、除杂等知识点，明确实验原理是解本题关键，知道每个过程发生的反应及基本操作方法，注意选取试剂时不能引进新的杂质，注意是利用氢氧化铁溶解度受pH的影响选取试剂，而不是直接用铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化铁，为易错点．