Question

孔雀石主要成分Cu₂（OH）₂CO₃，其中還含少量Fe、Si的化合物．實驗室以孔雀石為原料制備CuSO₄?5H₂O及CaCO₃的流程如下：
請回答下列問題：
（1）溶液A中含有的陽離子有______．實現(xiàn)由溶液A至溶液B轉(zhuǎn)化的試劑①為______（填代號）．
①．KMnO₄　　　②．（NH₄）₂S　　　 ③．O₃　　�、埽疂饬蛩帷　、軭₂O₂
（2）試劑②可以選用______（填代號）
A．Fe　　　B．CuO　　C．Fe₂O₃　 D．CuCO₃　 E．xCu（OH）₂?yCuCO₃　 F．Cu（OH）₂
（3）由CaCl₂溶液制備CaCO₃時，通入的氣體X是______（填化學(xué)式）．若實驗過程中有X氣體逸出，可選用下列______裝置回收（填代號）．

（4）欲測定溶液A中還原性金屬陽離子的濃度，需要取A溶液配制進行氧化還原滴定．若選用KMnO₄標準溶液進行滴定時應(yīng)選用______滴定管（填“酸式”或“堿式”）．滴定反應(yīng)的離子方程式______
（5）由溶液C制取晶體的實驗操作是______．

Answer 1

解：（1）孔雀石主要成分Cu₂（OH）₂CO₃，其中還含少量Fe、Si的化合物．鐵元素主要以+2、+3價存在，孔雀石與硫酸反應(yīng)中，硫酸過量，所以溶液A中含有的陽離子有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、H⁺等．
由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，實現(xiàn)由溶液A至溶液B轉(zhuǎn)化，目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，試劑①應(yīng)為氧化劑，且不能引入新的雜質(zhì)．
①KMnO₄可以將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，但引入K⁺、Mn²⁺等雜質(zhì)，故①錯誤；
②（NH₄）₂S不能將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，故②錯誤；
③O₃可以將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，且不引入新雜質(zhì)，故③正確；
④濃硫酸加入溶液中，濃度變稀，不能將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，故④錯誤；
⑤H₂O₂可以將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，且不引入新雜質(zhì)，故⑤正確．
故選：③⑤．
（2）由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，試劑②應(yīng)為調(diào)節(jié)溶液pH值，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃，除去Fe³⁺，且不能引入新的雜質(zhì)．
A．Fe與Fe³⁺反應(yīng)，故A錯誤；
B．CuO中和H⁺，溶液pH增大，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃，不引入雜質(zhì)，故B正確；
C．Fe₂O₃中和H⁺，溶液pH增大，又引入Fe³⁺，故C錯誤；
D．CuCO₃中和H⁺，溶液pH增大，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃，不引入雜質(zhì)，故D正確；
E．xCu（OH）₂?yCuCO₃ 中和H⁺，溶液pH增大，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃，不引入雜質(zhì)，故E正確；
F．Cu（OH）₂中和H⁺，溶液pH增大，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃，不引入雜質(zhì)，故F正確．
故選：BDEF．
（3）由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，加入X使溶液在堿性條件下反應(yīng)，所以氣體X應(yīng)為堿性氣體，故X為氨氣．由于氨氣極易溶于水，吸收應(yīng)采取防倒吸裝置（采取倒置漏斗或在吸收裝置連接防倒吸安全瓶）．
a、吸收裝置前邊連接防倒吸安全瓶，故a正確；
b、連接防倒吸的倒置漏斗，漏斗邊緣緊貼液面，可以防止倒吸，故b正確；
c、連接的倒置漏斗，但漏斗全部在浸在液面下，不能起防止倒吸作用，故c錯誤；
d、多孔球全部在浸在液面下，不能起防止倒吸作用，故d錯誤．
故答案為：NH₃；ab
（4）KMnO₄溶液極易強氧化性，可以腐蝕堿式滴定管的橡皮管，使用KMnO₄溶液時通常加酸，所以KMnO₄溶液應(yīng)放置酸式滴定管內(nèi)．
溶液A中還原性金屬陽離子為Fe²⁺，在酸性條件下，MnO₄^-+將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，自身被還原為Mn²⁺，同時生成水．反應(yīng)中Fe²⁺→Fe³⁺，鐵元素化合價升高1價；MnO₄^-+→Mn²⁺，錳元素降低5價，化合價升降最小公倍數(shù)為5，故Fe²⁺+系數(shù)為5，MnO₄^- 系數(shù)為1，根據(jù)元素守恒可知Mn²⁺與Fe³⁺系數(shù)分別為1、5，根據(jù)電荷守恒可知，H⁺其系數(shù)為2+3×5-[2×5-1]=8，根據(jù)H元素守恒可知H₂O系數(shù)是4，所以反應(yīng)離子方程式為5Fe²⁺+1MnO₄^-+8H⁺=1Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O．
故答案為：酸式；5Fe²⁺+1MnO₄^-+8H⁺=1Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O．
（5）由溶液到晶體需要加熱蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥等．
故答案為：加熱蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥．
分析：（1）孔雀石主要成分Cu₂（OH）₂CO₃，其中還含少量Fe、Si的化合物．鐵元素以+2、+3價存在，孔雀石與硫酸反應(yīng)中，硫酸過量．
由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，實現(xiàn)由溶液A至溶液B轉(zhuǎn)化，目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，試劑①應(yīng)為氧化劑，且不能引入新的雜質(zhì)．
（2）由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，試劑②應(yīng)為調(diào)節(jié)溶液pH值，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃，除去Fe³⁺，且不能引入新的雜質(zhì)．
（3）由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，應(yīng)先向CaCl₂溶液中加入堿性物質(zhì)并且不引入新雜質(zhì)，故氣體X應(yīng)為堿性氣體，應(yīng)為氨氣，氨氣極易溶于水，吸收應(yīng)采取防倒吸裝置（采取倒置漏斗或連接安全瓶）．
（4）KMnO₄溶液極易強氧化性，可以腐蝕堿式滴定管的橡皮管．溶液A中還原性金屬陽離子為Fe²⁺，在酸性條件下，MnO₄^-+將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，自身被還原為Mn²⁺，同時生成水．
（5）由溶液到晶體需要加熱蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥等．
點評：考察物質(zhì)性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)、對裝置的理解評價、物質(zhì)分離提純除雜等有關(guān)實驗操作以及在新情境下綜合運用知識解決問題的能力．題目難度中等．要求學(xué)生要有扎實的實驗基礎(chǔ)知識和靈活應(yīng)用信息解決問題的能力．注意基礎(chǔ)知識的全面掌握．