Question

【題目】孔雀石是一種古老的玉料，常與其它含銅礦物共生（藍銅礦、輝銅礦、赤銅礦、自然銅等），主要成分是Cu(OH)2CuCO3，含少量FeCO3及硅的氧化物。實驗室以孔雀石為原料制備硫酸銅晶體的步驟如下：

已知：Fe3+在水溶液中存在Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+

Fe(OH)3開始沉淀的pH=2.7，沉淀完全的pH=3.7。

(1)為了提高原料的浸出速率，可采取的措施有________。

(2)步驟I所得沉淀主要成分的用途為________。

(3)步驟Ⅱ中試劑①是____________(填代號）

A.KMnO4 B.H2O2 C.Fe粉 D.KSCN

加入試劑①反應的離子方程式為：________。

(4)請設計實驗檢驗溶液3中是否存在Fe3+：___________。

(5)測定硫酸銅晶體(CuSO4xH2O)中結晶水的x值：稱取2.4500g硫酸銅晶體，加熱至質(zhì)量不再改變時，稱量粉末的質(zhì)量為1.6000g。則計算得x=______（計算結果精確到0.1)。

Answer 1

【答案】加熱、粉碎原料 光導纖維、制取硅等 B H2O2+2Fe2++2H+＝2Fe3++2H2O 取適量溶液3于試管中，再滴加幾滴KSCN溶液，若溶液不變色，則無Fe3+，若出現(xiàn)紅色，則有Fe3+ 4.7

【解析】

孔雀石的主要成分為Cu(OH)2CuCO3，還含少量FeCO3、硅的氧化物，加入稀硫酸反應后發(fā)生反應：Cu(OH)2CuCO3+4H+＝2Cu2++CO2↑+3H2O，FeCO3+2H+＝Fe2++CO2↑+H2O，過濾得到的沉淀為SiO2，濾液1為硫酸銅、硫酸亞鐵溶液；“除雜”時先加入足量過氧化氫將Fe2+氧化成Fe3+，得到溶液2為硫酸銅、硫酸鐵溶液，再加入CuO固體調(diào)節(jié)溶液pH，沉淀鐵離子生成氫氧化鐵沉淀；過濾得到濾液3為硫酸銅溶液，將硫酸銅溶液通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得到硫酸銅晶體，據(jù)此解答。

(1)加熱升高溫度、增大固體接觸面積均可均可反應速率，從而提高原料的浸出速率；

(2)步驟Ⅰ所得沉淀主要成分為SiO2，二氧化硅可用于光導纖維、制取硅等；

(3)步驟Ⅱ中加入試劑①的目的是將Fe2+氧化為Fe3+，便于沉淀除去，所加試劑能和Fe2+反應且不能引入新的雜質(zhì)。

A.KMnO4溶液加入后，能氧化亞鐵離子，但會引入鉀離子、錳離子，A不符合；

B.加入H2O2能夠?qū)�亞鐵離子為鐵離子，過氧化氫被還原為水，發(fā)生反應為：H2O2+2Fe2++2H+＝2Fe3++2H2O，不會引入雜質(zhì)，B符合；

C.Fe粉無法氧化亞鐵離子，C不符合；

D.加入KSCN溶液不能氧化亞鐵離子，無法達到實驗目的，D不符合；

故合理選項是B，加入試劑①反應的離子方程式為H2O2+2Fe2++2H+＝2Fe3++2H2O；

(4)Fe3+和SCN-結合生成紅色溶液，據(jù)此可檢驗Fe3+，故操作方法為：取適量溶液3溶液于試管中，滴入幾滴KSCN溶液，若溶液變?yōu)榧t色，則存在Fe3+，反之沒有Fe3+；

(5)稱取2.4500g硫酸銅晶體，加熱至質(zhì)量不再改變時，稱量的1.6000g粉末為硫酸銅質(zhì)量，n(CuSO4)==0.01000mol，受熱質(zhì)量減少的質(zhì)量為水的質(zhì)量，m(H2O)=2.4500g-1.6000g=0.8500g，則水的物質(zhì)的量為n(H2O)=≈0.047mol；CuSO4xH2OCuSO4+xH2O，n(CuSO4)：n(H2O)= 0.01mol：0.047mol=1：4.7，所以結晶水合物中結晶水的數(shù)目n=4.7。