题目内容

15．某工厂以孔雀石为主要原料制备蓝矾晶体（CuSO4•5H2O），其生产流程如图1所示：

已知该条件下，通过调节溶液的酸碱性而使Fe3+、Fe2+、Cu2+生成沉淀的pH分别如表所示：
物质开始沉淀时的pH完全沉淀时的pH
Fe（OH）32.23.2
Fe（OH）27.69.6
Cu（OH）24.76.4
回答下列问题：
（1）弃渣的主要成分是SiO2，Ⅱ中有“洗涤”的操作，其目的是除去晶体表面附着的杂质．
（2）溶液A中的金属离子有Cu2+、Fe2+、Fe3+．试剂①是一种氧化剂，则试剂①最好为下列中的b，反应的离子方程式为2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O．
a．Na2O2b．H2O2       c．Cl2       d．KSCN
（3）根据图2有关数据，你认为工业上氧化操作时应采取措施将反应温度及溶液pH分别控制在80℃，pH=1.5，氧化时间为4h左右．
（4）操作Ⅰ中溶液的pH应控制在3.2≤pH＜4.7范围内．
（5）欲测定溶液A中Fe2+的浓度，可用KMnO4标准溶液进行滴定，则KMnO4溶液应置于酸（填“酸”或“碱”）式滴定管中．若滴定20.00mLA的溶液，用去0.0240mol•L-1KMnO4溶液16.00mL时恰好达到滴定终点，则A溶液中Fe2+的浓度为0.096mol/L．

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中含有Si的氧化物，溶液A中含有含有铁盐和亚铁盐及硫酸铜，气体E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②经过操作Ⅰ得到溶液C和红褐色沉淀D，则操作Ⅰ为过滤，D为Fe（OH）3，溶液C为硫酸铜溶液，所以为试剂②为CuO，据此答题．

解答 解：（1）根据分析可知，弃渣的主要成分是SiO2，Ⅱ中有“洗涤”的操作，其目的是除去晶体表面附着的杂质，故答案为：SiO2；除去晶体表面附着的杂质；
（2）“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，反应离子方程式为 2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O，
故答案为：b； 2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O；
（3）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℃，pH=1.5；4；
（4）根据题中信息可知，Cu（OH）2在pH=4.7时开始沉淀，而Fe（OH）3在pH=3.2时沉淀完全，所以操作Ⅰ中溶液的pH应控制在3.2≤pH＜4.7
；故答案为：3.2≤pH＜4.7；
（5）KMnO4溶液具有强氧化性应置于酸式滴定管中；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$\frac{3.84×10{\;}^{\\;-4}mol×5}{0.02L}$=0.096mol/L，
故答案为：酸；0.096mol/L．

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，难点是（5）的计算，要进行微粒之间的转换，题目难度中等．

练习册系列答案
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5．甲酸钙广泛用于食品、化工、石油等工业生产上，300～400℃左右分解．
Ⅰ、实验室制取的方法之一是：Ca（OH）2+2HCHO+H2O2=Ca（HCOO）2+2H2O+H2↑．实验室制取时，将工业用氢氧化钙和甲醛依次加入到质量分数为30-70%的过氧化氢溶液中（投料物质的量之比依次为1：2：1.2），最终可得到质量分数98%以上且重金属含量极低的优质产品．
（1）过氧化氢比理论用量稍多，其目的是使甲醛充分氧化，提高甲醛的利用率和产品纯度．
（2）反应温度最好控制在30-70℃之间，温度不易过高，其主要原因是防止H2O2分解和甲醛挥发
（3）制备时在混合溶液中要加入微量硼酸钠抑制甲醛发生副反应外，还要加入少量的Na2S溶液，加硫化钠的目的是除去重金属离子（使重金属离子形成硫化物沉淀除去）．
（4）实验时需强力搅拌45min，其目的是使反应物充分接触，提高产率；结束后需调节溶液的pH 7～8，其目的是防止甲酸钙水解（或除去甲酸）．最后经结晶分离、干燥得产品．
Ⅱ、某研究性学习小组用工业碳酸钙（主要成分为CaCO3；杂质为：Al2O3、FeCO3） 为原料，先制备无机钙盐，再与甲酸钠溶液混合制取甲酸钙．结合如图几种物质的溶解度曲线及表中相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH（开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol•L-1计算），现提供的试剂有：a．甲酸钠，b.5mol•L-1硝酸，c.5mol•L-1盐酸，d.5mol•L-1硫酸，e.3%H2O2溶液，f．澄清石灰水．
金属
离子		开始沉淀
的pH		沉淀完全的pH
Fe3+1.13.2
Al3+3.05.0
Fe2+5.88.8
请补充完整由碳酸钙制备甲酸钙的实验步骤
步骤1：称取13.6g甲酸钠溶于约20mL水，配成溶液待用，
并称取研细的碳酸钙样品10g待用．
步骤2：用稍过量硝酸溶解碳酸钙样品．
步骤3：用石灰水调整溶液pH5．
步骤4：过滤后，将滤液与甲酸钠溶液混合，调整溶液pH 7～8，充分搅拌，所得溶液经蒸发浓缩、趁热过滤、洗涤、60℃时干燥得甲酸钙晶体．
6．下列有机物分离、提纯方法不正确的是（　　）
A．分离对硝基甲苯和邻硝基甲苯：蒸馏
B．除去甲基丙烯酸甲酯中少量甲醇：蒸馏
C．除去漠苯中少量水：分液
D．从粗产品中提纯苯甲酸钠：重结晶
3．实验：用脱脂棉包住0.2g Na2O2粉末，放在石棉网上，在脱脂棉上滴加几滴水；可以观察到脱脂棉剧烈燃烧起来．此实验的分析正确的是（　　）
A．Na2O2在反应中只作氧化剂
B．由于Na2O2与H2O反应放出热量和氧气，所以脱脂棉剧烈燃烧
C．Na2O2与H2O反应中有氢氧化钠生成，Na2O2是典型的碱性氧化性
D．Na2O2与H2O反应中有氧气生成，可用于防毒面具上
10．某无色溶液由Na+、Ba2+、Al3+、[Al（OH）4]-、Fe3+、CO32-、SO42-中的若干种组成．取适量该溶液进行如下实验：①加入过量盐酸，有气体生成　②在①所得的溶液中加入过量碳酸氢铵溶液，有气体生成，同时析出白色沉淀甲　③在②所得溶液中加入过量的Ba（OH）2溶液，也有气体生成，并有白色沉淀乙析出．原溶液中一定存在的离子是（　　）
A．Al3+、Fe3+、SO42-B．Na+、[Al（OH）4]-、CO32-
C．Na+、[Al（OH）4]-、SO42-、CO32-D．Na+、Ba2+、[Al（OH）4]-
20．镁铝合金5.1g溶于300mL 2mol•L-1的盐酸中，在标准状况下放出气体的体积为5.6L．向反应后的溶液中加入足量氨水，产生沉淀的质量为（　　）
A．5.1 gB．10.2 gC．13.6 gD．15.3 g
7．将标准状况下33.6L Cl2通入500mL某浓度的NaOH溶液中恰好完全反应，测得溶液中的含氯微粒有Cl-、ClO-、ClO3-三种，且c（ClO-）=c（ClO3-）．
（1）用1个化学方程式表示出上述反应：4Cl2+8OH-=ClO-+ClO3-+6Cl-+4H2O，该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为3：1．
（2）所用NaOH溶液的浓度为6mol•L-1．
1．实验室里需要纯净的NaCl溶液，但手边只有混有Na2SO4、NH4HCO3的NaCl．某学生设计了如图所示方案提取纯净的NaCl溶液．（已知：NH4HCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH3↑+CO2↑+H2O）

如果此方案正确，那么：
（1）操作②为什么不用硝酸钡溶液，其理由是引入硝酸根杂质离子．
（2）进行操作②后，如何判断SO${\;}_{4}^{2-}$已除尽，方法是取少量上层澄清溶液，再滴加BaCl2溶液，如无沉淀出现则说明SO42-已除尽，反之则有．
（3）操作③的目的是除去过量的Ba2+，为什么不先过滤后加碳酸钠溶液？理由是减少一次过滤操作．
（4）操作④的目的是除去滤液中多余的氯化氢．
2．铜及其化合物在工业上有许多用途．回答下列问题：
（1）某工厂以辉铜矿（主要成分为Cu2S，含少量Fe2O3、SiO2等杂质）为原料制备不溶于水的碱式碳酸铜的流程如图1：

①浸取反应中氧化剂的化学式为MnO2；滤渣Ⅰ的成分为MnO2、S和SiO2（写化学式）
②“除铁”这一步反应在25℃进行，加入试剂A调节溶液PH为4后，溶液中铜离子最大浓度不超过2.2 mol/L．（已知Ksp[Cu（OH）2]=2.2×10-20）
③“沉锰”（除Mn2+）过程中反应的离子方程式Mn2++HCO3-+NH3•H2O=MnCO3↓+NH4++H2O．
④滤液Ⅱ经蒸发结晶得到的盐主要是（NH4）2SO4 （写化学式）．
（2）某实验小组同学用电化学原理模拟湿法炼铜，进行了一系列探究活动．
①如图2为某实验小组设计的原电池装置，盐桥内装载的是足量用饱和氯化钾溶液浸泡的琼脂，反应前，电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差6.00g，则导线中通过了0.1mol电子，若不考虑甲、乙两池电解质溶液中的离子向盐桥中移动，则甲、乙两池电解质溶液的总质量与实验开始前的电解质溶液的总质量相差0.4g

②其他条件不变，若将盐桥换成光亮的U形弯铜丝浸入甲池与乙池，如图3所示，电流计指针偏转方向与先前一样，但偏转角度明显减小．一段时间后，乙池石墨棒浸入液面以下部分也析出了一层紫红色固体，则甲池铜丝附近溶液的pH增大（填“减小”、“增大”或“不变”），乙池中石墨为阴极（填“正”、“负”、“阴”或“阳”）

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