Question

硅孔雀石是一種含銅的礦石，含銅形態(tài)為CuCO₃?Cu（OH）₂和CuSiO₃?2H₂O，同時含有SiO₂、FeCO₃、Fe₂O₃、A1₂O₃等雜質．以硅孔雀石為原料制取硫酸銅的工藝流程如下圖：

請回答下列問題：
（1）完成步驟①中稀硫酸與CuSiO₃?2H₂O發(fā)生反應的化學方程式CuSiO₃?2H₂O+H₂SO₄=CuSO₄+

 

+H₂O；用離子方程式表示雙氧水的作用

 

．
（2）步驟②調節(jié)溶液pH選用的最佳試劑是

 

．
A．Fe₂O₃ B．CuO   C．A1₂O₃ D．NH₃?H₂O
（3）有關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
沉淀完全的pH	5.2	3.7	9.7	6.7

由上表可知：當溶液pH=4時，可以完全除去的離子是

 

，不能完全除去的離子是

 

．
（4）濾液B通過蒸發(fā)濃縮（設體積濃縮為原來的一半）、冷卻結晶可以得到CuSO₄?5H₂O晶體．某同學認為上述操作會拌有硫酸鋁晶體的析出．請你結合相關數(shù)據對該同學的觀點予以評價（已知常溫下，A1₂（SO₄）₃飽和溶液中c（A1³⁺）=2.25mol?L^-1，K_sp[A1（OH）₃]=3.2×10^-34）

 

．
（5）若要測定硫酸銅晶體中結晶水的含量，需要的儀器是酒精燈、托盤天平、三角架、泥三角、玻璃棒、干燥器、坩堝鉗、研缽、藥匙、

 

．實驗過程中硫酸銅晶體加熱失水后在空中冷卻后稱量，則測定結果

 

（填“偏高”、“偏低”或“不變”）．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設計,難溶電解質的溶解平衡及沉淀轉化的本質,物質的檢驗和鑒別的基本方法選擇及應用

專題：實驗設計題

分析：（1）根據質量守恒定律，未知物應該是硅酸，利用觀察法配平反應方程式即可；雙氧水將亞鐵離子氧化成鐵離子的離子方程式；
（2）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；
（3）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；
（4）根據氫氧化鋁的溶度積解及溶液的pH=4，計算出鋁離子的濃度，再進行判斷是否有硫酸鋁析出；
（5）根據測定硫酸銅晶體中結晶水含量的實驗步驟選擇使用的儀器；空氣中冷卻，稱量的固體質量增加，測量結果偏低．

解答： 解：（1）利用質量守恒定律，可以判斷未知物是硅酸，利用觀察法配平反應方程式為：CuSiO₃?2H₂O+H₂SO₄═CuSO₄+H₂SiO₃+2H₂O；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：H₂SiO₃；2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；
（2）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B氧化銅，故選B；
（3）有表中數(shù)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，
故答案為：Fe³⁺；Al³⁺；
（4）PH=4時，溶液中的氫氧根離子的濃度為：1×10^-10mol/L，溶液中鋁離子濃度為：

3.2×10-34

(1×10-10)3

mol/L=3.2×10^-4mol/L，濃縮后c（Al³⁺）=6.4×10^-4mol/L＜＜2.25mol/L，所以不會有硫酸鋁晶體析出，
故答案為：該同學的觀點是錯誤的；通過計算可知，濾液B中，c（Al³⁺）=3.2×10^-4mol/L，濃縮后c（Al³⁺）=6.4×10^-4mol/L＜＜2.25mol/L，所以不會有硫酸鋁晶體析出；
（5）測定硫酸銅晶體中結晶水的含量，需要的儀器是酒精燈、托盤天平、三角架、泥三角、玻璃棒、干燥器、坩堝鉗、研缽、藥匙和坩堝；若是在空中冷卻后稱量，導致稱量的剩余固體質量偏大，計算出結晶水的質量偏小，結果偏低，
故答案為：坩堝；偏低．

點評：本題借助硅孔雀石為原料制取硫酸銅的工藝流程，考查了化學方程式書寫、誤差分析、化學計算等知識，可以根據所學知識完成，本題難度中等．