Question

4．孔雀石主要含Cu₂（OH）₂CO₃，還含少量Fe、Si的化合物．實(shí)驗(yàn)室以孔雀石為原料制備CuSO₄•5H₂O及CaCO₃，步驟如下：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）溶液A中的金屬離子有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺．從下列所給試劑中選擇：實(shí)驗(yàn)步驟中試劑①為c（填代號(hào)），檢驗(yàn)溶液A中Fe³⁺的最佳試劑d（填代號(hào)）．
a．KMnO₄       b．（NH₄）₂S        c．H₂O₂         d．KSCN
（2）由溶液C獲得CuSO₄•5H₂O，需要經(jīng)過(guò)加熱蒸發(fā)、蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、過(guò)濾等操作．除燒杯、漏斗外，過(guò)濾操作還用到另一玻璃儀器，該儀器在此操作中的主要作用是引流．
（3）制備CaCO₃時(shí)，應(yīng)向CaCl₂溶液中先通入（或先加入）NH₃（NH₃•H₂O）（填化學(xué)式）．
（4）欲測(cè)定溶液A中Fe²⁺的濃度，需要用容量瓶配制某標(biāo)準(zhǔn)溶液，定容時(shí)視線應(yīng)平視凹液面（或平視刻度線），直到凹液面的最低點(diǎn)與刻度線相切．用KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定時(shí)應(yīng)選用酸式滴定管（填“酸式”或“堿式”）．

Answer 1

分析 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(jià)存在，孔雀石與硫酸反應(yīng)中，硫酸過(guò)量．由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，實(shí)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)．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)．
（1）由溶液B加入CuO可生成氫氧化鐵沉淀可知，B應(yīng)為含F(xiàn)e³⁺的溶液，則試劑①應(yīng)將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；可用KSCN檢驗(yàn)；
（2）由溶液制得晶體，應(yīng)進(jìn)行蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾等操作；過(guò)濾操作一般要用到三種玻璃儀器：燒杯、漏斗、玻璃棒．玻璃棒的作用是引流，避免液體外濺；
（3）根據(jù)流程圖知，生成的氣體F為二氧化碳，在氯化鈣溶液中通入氨氣、二氧化碳制備碳酸鈣納米材料．因?yàn)槎�氧化碳不與氯化鈣溶液反應(yīng)，同時(shí)二氧化碳在水中的溶解度很小，因此，要先向氯化鈣溶液中加入氨水或通入氨氣，在堿性溶液中通入二氧化碳，增加二氧化碳的溶解度，從而生成碳酸鈣；
（4）酸性高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，可以腐蝕橡膠管，故應(yīng)用酸式滴定管取KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液，根據(jù)定容的方法來(lái)回答；

解答 解：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(jià)存在，孔雀石與硫酸反應(yīng)中，硫酸過(guò)量．由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，實(shí)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)．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)．
（1）由溶液B加入CuO可生成氫氧化鐵沉淀可知，B應(yīng)為含F(xiàn)e³⁺的溶液，則試劑①應(yīng)將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，為不引入新的雜質(zhì)，可用H₂O₂為氧化劑，可用KSCN檢驗(yàn)Fe³⁺，
故答案為：c；d；
（2）由溶液制得晶體，應(yīng)進(jìn)行蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾等操作；過(guò)濾操作一般要用到三種玻璃儀器：燒杯、漏斗、玻璃棒．玻璃棒的作用是引流，避免液體外濺，
故答案為：蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾；引流；
（3）根據(jù)流程圖知，生成的氣體F為二氧化碳，在氯化鈣溶液中通入氨氣、二氧化碳制備碳酸鈣納米材料．因?yàn)槎�氧化碳不與氯化鈣溶液反應(yīng)，同時(shí)二氧化碳在水中的溶解度很小，因此，要先向氯化鈣溶液中加入氨水或通入氨氣，在堿性溶液中通入二氧化碳，增加二氧化碳的溶解度，從而生成碳酸鈣，故答案為：NH₃（NH₃•H₂O）．
（4）酸性高錳酸鉀溶液具有強(qiáng)氧化性，堿式滴定管下端有一段橡膠管，橡膠管能被酸性高錳酸鉀氧化，故應(yīng)選擇酸式滴定管；定容時(shí)視線應(yīng)平視凹液面（或平視刻度線），直到凹液面的最低點(diǎn)與刻度線相切，故答案為：平視凹液面（或平視刻度線）；凹液面的最低點(diǎn)與刻度線相切；酸式．

點(diǎn)評(píng) 本題以化學(xué)工藝流程圖為載體，設(shè)計(jì)方案制備重要化學(xué)試劑藍(lán)礬和碳酸鈣納米材料，考查無(wú)機(jī)化學(xué)與實(shí)驗(yàn)的融合能力，以及完成基本實(shí)驗(yàn)操作的能力，難度大．