Question

11．孔雀石主要成分Cu₂（OH）₂C0₃（含少量Fe0、Si0₂）．某興趣小組用孔雀石制備
CuS0₄-5H₂0，所設計的工藝流程如下所示：

已知：Ksp[Fe（OH）₃]=4.0×10-³⁸，Ksp[Fe（OH）₂]=4.8×l0^-17，Ksp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20．
回答下列問題：
（1）孔雀石首先要粉碎，其目的是加快溶解速率，提高溶解率．
（2）從CuS0₄溶液中獲取CuS0₄-5H₂0所進行的操作是加熱、蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾．
（3）溶解池中所發生的化學反應方程式為Cu₂（OH）₂C0₃+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O+C0₂↑、FeO+H₂SO₄=FeSO₄+H₂O．
（4）選擇的試劑①為D．
A．KMn0₄    B．NaClO    C．Cl₂    D．H₂O₂
反應池I中發生反應的離子方程式為2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O．
（5）室溫下，向反應池II中加入Cu0調pH為4，此時溶液中$\frac{c（{Cu}^{2+}）}{c（{Fe}^{3+}）}$=5.5×10⁷．
（6）含Cu₂（OH）₂C0₃質量分數為C%的孔雀石dg，理論上能獲取CuS0₄-5H₂0的質量為$\frac{250dC%}{222}$g．

Answer 1

分析 孔雀石的主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃，還含少量Fe0、Si0₂，加入稀硫酸反應后生成二氧化碳氣體，得到溶液硫酸銅溶液、硫酸亞鐵液，為了提高反應速率，提高溶解率，可以將孔雀石要粉碎，過濾得到二氧化硅固體，濾液中加入氧化劑將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，為了不引入新的雜質，最好用雙氧水氧化，再加入CuO固體調節溶液pH沉淀鐵離子過濾得到濾液為硫酸銅溶液，通過蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌得到硫酸銅晶體，據此答題．

解答 解：孔雀石的主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃，還含少量Fe0、Si0₂，加入稀硫酸反應后生成二氧化碳氣體，得到溶液硫酸銅溶液、硫酸亞鐵液，為了提高反應速率，提高溶解率，可以將孔雀石要粉碎，過濾得到二氧化硅固體，濾液中加入氧化劑將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，為了不引入新的雜質，最好用雙氧水氧化，再加入CuO固體調節溶液pH沉淀鐵離子過濾得到濾液為硫酸銅溶液，通過蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌得到硫酸銅晶體，
（1）根據上面的分析可知，孔雀石首先要粉碎，其目的是加快溶解速率，提高溶解率，
故答案為：加快溶解速率，提高溶解率；
（2）從CuS0₄溶液中獲取CuS0₄•5H₂0所進行的操作是加熱、蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾，
故答案為：冷卻結晶；
（3）根據上面的分析可知，溶解池中所發生的化學反應方程式為Cu₂（OH）₂C0₃+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O+C0₂↑、FeO+H₂SO₄=FeSO₄+H₂O，
故答案為：Cu₂（OH）₂C0₃+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O+C0₂↑、FeO+H₂SO₄=FeSO₄+H₂O；
（4）濾液中加入氧化劑將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，為了不引入新的雜質，最好用雙氧水氧化，故選D，反應池I中發生反應的離子方程式為2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：D；2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O；
（5）室溫下，向反應池II中加入Cu0調pH為4，c（OH^-）=10^-10 mol/L，此時溶液中$\frac{c（{Cu}^{2+}）}{c（{Fe}^{3+}）}$=$\frac{\frac{Ksp[Cu（OH）{\;}_{2}]}{{c}^{2}（OH{\;}^{-}）}}{\frac{Ksp[Fe（OH）{\;}_{3}]}{{c}^{3}（OH{\;}^{-}）}}$=$\frac{\frac{2.2×1{0}^{-20}}{（{1{0}^{-10}）}^{2}}}{\frac{4.0×1{0}^{-38}}{（1{0}^{-10}）^{3}}}$=5.5×10⁷，
故答案為：5.5×10⁷；
（6）含Cu₂（OH）₂C0₃質量分數為C%的孔雀石dg，則含銅元素的物質的量為$\frac{dC%}{222}$mol，所以理論上能獲取CuS0₄•5H₂0的質量為$\frac{dC%}{222}$mol×250g/mol=$\frac{250dC%}{222}$g，
故答案為：$\frac{250dC%}{222}$g．

點評 本題考查學生對實驗原理與實驗操作的理解、物質分離提純、元素化合物性質、氧化還原反應滴定、化學計算等，難度中等，清楚實驗原理是解題的關鍵，需要學生具備扎實的基礎知識與綜合運用知識分析問題、解決問題的能力．