Question

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

注：重結晶目的是為了除盡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，產生 MnO2 和一種無毒的氣體，請完善此反應的離子反應方程式：_____MnO4- +________H+ = __MnO2↓ + ____+ _____

(3)方法 1 的不足之處是在酸性條件下會發生副反應__________________ (寫出離子方程式)，產物Mn2+進入溶液，需要后續步驟除去，同時 Fe3+水解也不易徹底。因而實際生產中更多采用的是方法 2，用過氧化氫作為氧化劑，優點是____。氧化后調節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，重復三次，平均消耗的標準溶液體積為VmL。 (EDTA 能與大多數金屬離子形成穩定的 1:1 絡合物，是絡合滴定中的常用滴定試劑)

①計算CuSO4·5H2O 質量分數 ______________。

②若不進行重結晶操作，計算出的質量分數結果會__________。(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 還原產物為水，不引入其他雜質離子 Cu2+水解程度增大，產率降低 酒精燈、蒸發皿、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中都含有碳酸根，則在和硫酸反應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，經蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾得到粗產品，再通過重結晶進行進一步除雜。

(1)根據分析可知氣體A為CO2，其電子式為；

(2)根據題目信息可知過量的高錳酸鉀自行分解過程中還原產物為MnO2，根據元素的價態變化規律，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，即氧化產物為O2，根據電子守恒和元素守恒可得方程式為：4MnO4- +4H+ =4MnO2↓ +3O2↑+2H2O；

(3)根據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物可能為Mn2+，根據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，其還原產物為水，既不污染環境也不引入新的雜質；pH過高，促進銅離子水解，產生氫氧化銅沉淀，產率降低；

(4)步驟A為蒸發濃縮、冷卻結晶，用到的硅酸鹽儀器有酒精燈、蒸發皿、玻璃棒；

(5)①根據題目信息“EDTA 能與大多數金屬離子形成穩定的 1:1 絡合物”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 質量分數為= 2cV×100%；

②若不進行重結晶，則會有Fe3+，導致單位質量的樣品消耗更多的EDTA標準液，測得的CuSO4·5H2O 質量分數偏高。