Question

【題目】孔雀石是含銅的碳酸鹽礦物，主要成分為 Cu2(OH)2CO3，工業(yè)上以孔雀石(主要雜質(zhì)有FeCO3、FeO、SiO2)制備膽礬的一般流程如下：

注：重結(jié)晶目的是為了除盡Fe3+

回答下列問題：

(1)寫出氣體A 的電子式______________。

(2)方法 1 的原理是用微酸性的高錳酸鉀溶液將二價鐵氧化為 Fe(OH)3，使之與 MnO2 共沉淀，易于過濾，除鐵效果好，稍有過量，溶液即顯微紅色，便于掌握。稍過量的高錳酸鉀會自動分解，產(chǎn)生 MnO2 和一種無毒的氣體，請完善此反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式：_____MnO4- +________H+ = __MnO2↓ + ____+ _____

(3)方法 1 的不足之處是在酸性條件下會發(fā)生副反應(yīng)__________________ (寫出離子方程式)，產(chǎn)物Mn2+進入溶液，需要后續(xù)步驟除去，同時 Fe3+水解也不易徹底。因而實際生產(chǎn)中更多采用的是方法 2，用過氧化氫作為氧化劑，優(yōu)點是____。氧化后調(diào)節(jié)pH 沉淀出氫氧化鐵，但需注意pH 不可過高，否則造成的影響是_____。

(4)若在實驗室進行步驟A 操作，需要用到的硅酸鹽儀器有 _________________ 。

(5)CuSO4·5H2O 含量的測定：稱取 0.5g 樣品，溶于水，移入 100mL 容量瓶中，稀釋至刻度，量取 25.00mL，稀釋至 100mL，加入10mL 氨-氯化銨緩沖溶液(pH=10)及 0.2g 紅紫酸銨混合指示劑，搖勻，用濃度為 cmol·L-1 EDTA 標準溶液滴定至溶液呈紫藍色不變，重復(fù)三次，平均消耗的標準溶液體積為VmL。 (EDTA 能與大多數(shù)金屬離子形成穩(wěn)定的 1:1 絡(luò)合物，是絡(luò)合滴定中的常用滴定試劑)

①計算CuSO4·5H2O 質(zhì)量分數(shù) ______________。

②若不進行重結(jié)晶操作，計算出的質(zhì)量分數(shù)結(jié)果會__________。(填偏低、偏高或者無影響)。

Answer 1

【答案】 4 4 4 3O2↑ 2H2O MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O 還原產(chǎn)物為水，不引入其他雜質(zhì)離子 Cu2+水解程度增大，產(chǎn)率降低 酒精燈、蒸發(fā)皿、玻璃棒 2cV×100% 偏高

【解析】

孔雀石主要成分為 Cu2(OH)2CO3，主要雜質(zhì)有FeCO3、FeO、SiO2，粉碎后加入硫酸除SiO2均可溶于硫酸，所以得到的沉淀A為SiO2；孔雀石的主要成分和某些雜質(zhì)中都含有碳酸根，則在和硫酸反應(yīng)時會生成二氧化碳氣體，所以氣體A為CO2；得到的浸取液中主要金屬陽離子有Fe2+、Fe3+、Cu2+；之后通過方法一或方法二進行除雜，兩種方法共同點都是先將亞鐵離子氧化成鐵離子再進行除雜；之后進行過濾得到硫酸銅溶液，經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾得到粗產(chǎn)品，再通過重結(jié)晶進行進一步除雜。

(1)根據(jù)分析可知氣體A為CO2，其電子式為；

(2)根據(jù)題目信息可知過量的高錳酸鉀自行分解過程中還原產(chǎn)物為MnO2，根據(jù)元素的價態(tài)變化規(guī)律，K元素和H元素化合物價已為最高價不能再升高，則只能是氧元素化合價生高，即氧化產(chǎn)物為O2，根據(jù)電子守恒和元素守恒可得方程式為：4MnO4- +4H+ =4MnO2↓ +3O2↑+2H2O；

(3)根據(jù)題目信息可知酸性條件下高錳酸鉀氧化亞鐵離子時還原產(chǎn)物可能為Mn2+，根據(jù)電子守恒和元素守恒可知方程式為MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O；過氧化氫做氧化劑，其還原產(chǎn)物為水，既不污染環(huán)境也不引入新的雜質(zhì)；pH過高，促進銅離子水解，產(chǎn)生氫氧化銅沉淀，產(chǎn)率降低；

(4)步驟A為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，用到的硅酸鹽儀器有酒精燈、蒸發(fā)皿、玻璃棒；

(5)①根據(jù)題目信息“EDTA 能與大多數(shù)金屬離子形成穩(wěn)定的 1:1 絡(luò)合物”可知滴定過程中n(Cu2+)=n(EDTA)，則待測液中n(Cu2+)=V×10-3L×cmol·L-1 =cV×10-3mol，所以樣品中所含n(CuSO4·5H2O)= Vc×10-3mol×=4cV×10-3mol，所以CuSO4·5H2O 質(zhì)量分數(shù)為= 2cV×100%；

②若不進行重結(jié)晶，則會有Fe3+，導(dǎo)致單位質(zhì)量的樣品消耗更多的EDTA標準液，測得的CuSO4·5H2O 質(zhì)量分數(shù)偏高。