Question

15．孔雀石的主要成分是CuCO₃•Cu（OH）₂，還含有少量的SiO₂和鐵的化合物．實(shí)驗(yàn)室以孔雀石為原料制備CuSO₄•5H₂O的步驟如下：

請(qǐng)回答下列問題：
（1）溶液B中的金屬離子有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺．若要檢驗(yàn)溶液B中Fe²⁺，最適宜選用的試劑為a（填字母）．
a．KMnO₄溶液           b．鐵粉           c．NaCl溶液            d．KSCN溶液
（2）向溶液B中加入H₂O₂溶液的目的是將溶液中的Fe²⁺氧化為Fe³⁺，寫出該反應(yīng)的離子方程式：H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂0；實(shí)驗(yàn)室選用H₂O₂而不用Cl₂作氧化劑，除考慮環(huán)保因素外，另一原因是不會(huì)引入新的雜質(zhì)離子．
（3）由溶液D獲得CuSO₄•5H₂O，需要經(jīng)過加熱蒸發(fā)，冷卻結(jié)晶，過濾等操作．除燒杯、漏斗外，過濾操作還用到了另一玻璃儀器，該儀器在此操作中的主要作用是引流．
（4）將制得的膽礬樣品用熱重儀進(jìn)行熱重分析，熱重儀原理及熱重計(jì)錄如下：

寫出212～250℃溫度范圍內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：CuSO₄•H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+H₂O．

Answer 1

分析 孔雀石的主要成分是CuCO₃•Cu（OH）₂，還含有少量的SiO₂和鐵的化合物，由流程可知，加足量硫酸生成硫酸銅、硫酸亞鐵、硫酸鐵，氣體A為CO₂，B中含硫酸銅、硫酸亞鐵、硫酸鐵，過氧化氫與亞鐵離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，C中加CuO促進(jìn)鐵離子水解轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，溶液D主要含硫酸銅，操作II為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到晶體，
（1）亞鐵離子具有還原性，能被高錳酸鉀氧化為三價(jià)鐵，使高錳酸鉀褪色；
（2）根據(jù)H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂0的產(chǎn)物解答；
（3）從溶液中要析出晶體，采用冷卻結(jié)晶法；過濾時(shí)要用到玻璃棒引流；
（4）由圖象中物質(zhì)的變化情況分析硫酸銅晶體分解的最低溫度，依據(jù)212-250℃溫度范圍內(nèi)固體物質(zhì)的質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析即可，依據(jù)信息中關(guān)于反應(yīng)的敘述書寫方程式即可．

解答 解：孔雀石的主要成分是CuCO₃•Cu（OH）₂，還含有少量的SiO₂和鐵的化合物，由流程可知，加足量硫酸生成硫酸銅、硫酸亞鐵、硫酸鐵，氣體A為CO₂，B中含硫酸銅、硫酸亞鐵、硫酸鐵，過氧化氫與亞鐵離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，C中加CuO促進(jìn)鐵離子水解轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，溶液D主要含硫酸銅，操作II為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到晶體，
（1）亞鐵離子具有還原性，能被高錳酸鉀氧化為三價(jià)鐵離子，使高錳酸鉀褪色，是檢驗(yàn)溶液A中Fe²⁺的最佳試劑，
故答案為：a；
（2）H₂O₂具有氧化性，在該反應(yīng)中作氧化劑，亞鐵離子具有還原性，發(fā)生H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂0，H₂O₂與Fe²⁺反應(yīng)生成的H₂0為溶劑無污染，不會(huì)引入新的雜質(zhì)離子，
故答案為：H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂0；不會(huì)引入新的雜質(zhì)離子；
（3）由溶液制取晶體，需經(jīng)過加熱濃縮，冷卻結(jié)晶才可得到，在過濾操作中，除燒杯、玻璃棒、膠頭滴管外，還需的一種玻璃儀器是玻璃棒，它的作用是引流，
故答案為：冷卻結(jié)晶；引流；
（4）由圖分析可知，CuSO₄•5H₂O受熱到45℃時(shí)開始脫水分解，212℃時(shí)可得到較穩(wěn)定的一種中間物，在212℃時(shí)失去的水的質(zhì)量為0.375g-0.267g=0.108g，
根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式：
CuSO₄•5H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄•（5-n）H₂O+nH₂O
250                             18n
0.375g                          0.108g   
解得n=4，212℃時(shí)可得到較穩(wěn)定的一種中間物為CuSO₄•H₂O
248℃時(shí)可得到較穩(wěn)定的一種中間物，根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式：
CuSO₄•H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄•（1-n）H₂O+nH₂O
178                           18n
0.267g                         0.267g-0.240g=0.027g
解得n=1，248℃時(shí)可得到較穩(wěn)定的一種中間物為CuSO₄，212-250℃溫度范圍內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CuSO₄•H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+H₂O，
故答案為：CuSO₄•H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)，為高頻考點(diǎn)，把握制備流程、物質(zhì)的性質(zhì)、發(fā)生的反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)、計(jì)算能力的綜合考查，題目難度中等．