Question

1．硅孔雀石的主要成分為CuCO₃•Cu（OH）₂和CuSiO₃•2H₂O，還含有SiO₂、FeCO₃、Fe₂O₃、Al₂O₃等雜質．以硅孔雀石為原料制取硫酸銅的工藝流程如下：

部分氫氧化物開始沉淀和完全沉淀的pH如下表

氫氧化物	Al（OH）3	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Cu（OH）2
開始沉淀的pH	3.3	1.5	6.5	4.2
完全沉淀的pH	5.2	3.7	9.7	6.7

請回答下列問題：
（1）濾渣B的主要成分是Fe（OH）₃、Al（OH）₃（用化學式表示）；判斷本實驗能否調節(jié)溶液pH使雜質完全除去而不損失Cu²⁺，并簡述理由否，鋁離子全部沉淀時銅離子有沉淀
（2）用離子方程式表示加入試劑A的作用2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O
（3）向濾液A中加入bd（填字母）除去雜質最合適．
a．氨水   b．氧化銅  c．氫氧化鈉  d．氫氧化銅
（4）從濾液B中提取膽礬的操作包括蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、用乙醇洗滌、用濾紙吸干等．
（5）測定產品純度和膽礬中結晶水數目
①沉淀法測定產品純度
取一定質量的樣品溶于蒸餾水，加入足量的BaCl₂溶液和稀硝酸，過濾、洗滌、干燥、稱重，實驗結果發(fā)現測得的產品純度偏高，可能的原因是acd（填字母）
a．產品失去部分結晶水 b．產品中混有CuCl₂•2H₂O  c．產品中混有Al₂（SO₄）₃•12H₂O  d．產品中混有Na₂SO₄
②差量法測得結晶水數目
取ag樣品盛裝在干燥的坩鍋里，灼燒至結晶水全部失去，稱得無水硫酸銅的質量b g，則膽礬（CuSO₄•nH₂O）中n值的表達式為$\frac{80（a-b）}{9b}$．

Answer 1

分析 硅孔雀石是一種含銅礦石，含銅形態(tài)為CuCO₃•Cu（OH）₂和CuSiO₃•2H₂O，同時含有SiO₂、FeCO₃、Fe₂O₃、A1₂O₃等雜質，硅孔雀石礦粉加入稀硫酸溶解，加入過氧化氫氧化亞鐵離子浸取后過濾，得到濾渣主要為SiO₂、H₂SiO₃，濾液A在含有Cu²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、H⁺，加入銅的化合物調節(jié)溶液PH=4使鐵離子全部沉淀，此時鋁離子有部分沉淀，過濾得到濾液B主要是硫酸銅溶液，含有少量硫酸鋁和硫酸溶液，通過蒸發(fā)濃縮蒸發(fā)，冷卻結晶得到硫酸銅晶體；
（1）根據氫氧化物開始沉淀和完全沉淀的pH列表進行分析PH=4完全沉淀、不完全沉淀的離子，依據離子沉淀的PH值分析，鐵離子全部沉淀PH=3.7，鋁離子全部沉淀PH=5.2，銅離子開始沉淀PH=4.2，鋁離子全部沉淀，銅離子液有沉淀，調節(jié)溶液pH不能使雜質完全除去而不損失Cu²⁺；
（2）上述分析可知加入試劑A為氧化亞鐵離子為鐵離子的氧化劑且不能引入鋅的雜質，所以需要加入過氧化氫，雙氧水酸性溶液中將亞鐵離子氧化成鐵離子；
（3）根據濾液A顯示酸性，加入的試劑不能引進新的雜質進行分析；
（4）濾液得到溶質晶體的方法是蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌得到硫酸銅晶體；
（5）①測得的產品純度偏高，可能是樣品失去結晶水導致樣品質量減小，或混入的硫酸根離子和加入的氯化鋇生成更多的硫酸鋇；
②取ag樣品盛裝在干燥的坩鍋里，灼燒至結晶水全部失去，稱得無水硫酸銅的質量b g，結晶水的質量為ag-bg；依據物質的量之比計算n值．

解答 解：（1）步驟中，調節(jié)pH=4時，所得濾渣B的成分依據表中數據可知，pH=4時，三價鐵離子完全生成了氫氧化鐵沉淀，而鋁離子完全沉淀需要的PH是5.2，所以鋁離子沒有完全沉淀，鋁離子有少量沉淀，所以渣B的成分為：Fe（OH）₃、Al（OH）₃ ，依據離子沉淀的PH值分析，鐵離子全部沉淀PH=3.7，鋁離子全部沉淀PH=5.2，銅離子開始沉淀PH=4.2，鋁離子全部沉淀，銅離子液有沉淀，調節(jié)溶液pH不能使雜質完全除去而不損失Cu²⁺，
故答案為：Fe（OH）₃、Al（OH）₃ ；否，鋁離子全部沉淀時銅離子有沉淀；
（2）上述分析可知加入試劑A為氧化亞鐵離子為鐵離子的氧化劑且不能引入鋅的雜質，所以需要加入過氧化氫，雙氧水酸性溶液中將亞鐵離子氧化成鐵離子，雙氧水將亞鐵離子氧化成鐵離子的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；
（3）由于濾液A顯示酸性，加入的試劑能夠中和溶液中的氫離子，還不能引進新的雜質，所以應該選用氧化銅，堿式碳酸銅，氫氧化銅，等，故選BC，
故答案為：bd．
（4）濾液B為硫酸銅溶液，通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶，過濾洗滌等操作可得到硫酸銅晶體；
故答案為：冷卻結晶；
（5）①測得的產品純度偏高，可能是樣品失去結晶水導致樣品質量減小，或混入的硫酸根離子和加入的氯化鋇生成更多的硫酸鋇，
a．產品失去部分結晶水導致樣品質量減小，使測得的產品純度偏高，故a正確；
b．產品中混有CuCl₂•2H₂O對測定純度無影響，故b錯誤；
c．產品中混有Al₂（SO₄）₃•12H₂O，溶解后生成硫酸鋇沉淀質量增大，故c正確；
d．產品中混有Na₂SO₄，溶解后生成硫酸鋇沉淀質量增大，故d正確
故選acd；
②取ag樣品盛裝在干燥的坩鍋里，灼燒至結晶水全部失去，稱得無水硫酸銅的質量b g，結晶水的質量為ag-bg；依據物質的量之比計算n值，1：n=$\frac{bg}{160g/mol}$：$\frac{ag-bg}{18g/mol}$，計算得到n=$\frac{80（a-b）}{9b}$，
故答案為：$\frac{80（a-b）}{9b}$．

點評 本題為工藝流程題，考查了方程式的書寫、物質分離的方法、有關方程式的計算，主要是鋁及其化合物性質的分析應用，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．