Question

19．某銅礦主要含Cu₂（OH）₂CO₃，還含少量Fe、Si的化合物．實驗室以此銅礦石為原料制備CuSO₄•5H₂O及CaCO₃，部分步驟如圖：

請回答下列問題：
（1）溶液A除含有Cu²⁺外，還可能含有的金屬離子有Fe²⁺、Fe³⁺（填離子符號）；驗證所含離子所用的試劑是在酸性高錳酸鉀溶液、KSCN溶液．
（2）可用生成的CO₂制取優質碳酸鈣．制備時，先向氯化鈣溶液中通入氨氣，再通入CO₂．
①實驗室通常采用加熱氯化銨和氫氧化鈣混合物的方法制取氨氣．某學習小組選取圖1所給部分裝置制取并收集純凈的氨氣．

如果按氣流方向連接各儀器接口，你認為正確的順序為a→g、h→e、d→i．
其中與i相連漏斗的作用是防止倒吸．
②為探究氨氣和氯氣的反應（圖2）
a．裝置A、B，B裝置內的藥品依次是飽和食鹽水、濃硫酸．
b．裝置C可用于探究氯氣與氨氣（已知氯氣和氨氣可發生反應：3Cl₂+2NH₃=N₂+6HCl）的反應．實驗打開開關1、3，關閉2，先向燒瓶中通入氯氣，然后關閉1、3，打開2，向燒瓶中緩緩通入一定量的另一種氣體．實驗一段時間后向燒瓶內出現濃厚的白煙并在容器內壁凝結．
（3）測定銅礦石中Cu₂（OH）₂CO₃質量百分含量的方法是：
a．將1.25g銅礦石制取的CuSO₄•5H₂O于錐形瓶中，加入適量水完全溶解；
b．向溶液中加入100mL0.25mol/L的氫氧化鈉溶液使Cu²⁺完全沉淀；
c．過濾；
d．濾液中的氫氧化鈉溶液用0.5mol/L鹽酸滴定至終點，耗用10mL鹽酸．則銅礦石中Cu₂（OH）₂CO₃質量分數為88.8%．

Answer 1

分析 Cu₂（OH）₂CO₃以及Fe、Si的化合物與稀硫酸反應生成硫酸銅、硫酸亞鐵、硫酸鐵，二氧化硅與稀硫酸不反應，溶液A中加入雙氧水具有強氧化性，能把亞鐵離子氧化生成鐵離子，所以在溶液A中加入H₂O₂反應的離子方程式是2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，溶液B中加入氧化銅調節溶液PH使鐵離子全部沉淀，過濾得到濾液，蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌得到硫酸銅晶體，
（1）Cu₂（OH）₂CO₃以及Fe、Si的化合物與稀硫酸反應生成硫酸銅、硫酸亞鐵、硫酸鐵，二氧化硅與稀硫酸不反應，所以溶液中A中除含有Cu²⁺外，還可能含有的金屬離子有Fe²⁺、Fe³⁺，驗證所含離子所用的試劑是高錳酸鉀溶液檢驗亞鐵離子，用硫氰酸鉀溶液遇到鐵離子形成血紅色溶液，
（2）①根據裝置圖可知，A裝置是制備氨氣的．由于生成的氨氣中含有水蒸氣，所以需要干燥，選用堿石灰干燥．氨氣的密度小于空氣的，且氨氣極易溶于水，所以應該用向下排空氣法收集，且需要將多余的氨氣進行吸收，與i相連的漏斗的作用是防止倒吸．
②為探究氨氣和氯氣的反應，要用A裝置制氯氣，制得的氯氣中含有氯化氫和水等雜質，要用飽和食鹽水和濃硫酸除去，根據裝置C的結構可知，密度小的氣體從導管2進，密度大的氣體從導管1進，這樣兩種氣體才能充分接觸；
（3）消耗鹽酸的物質的量是0.01L×0.5mol/L=0.005mol，則根據方程式NaOH+HCl=NaCl+H₂O可知，與鹽酸反應的氫氧化鈉是0.005mol．氫氧化鈉的物質的量是0.1L×0.25mol/L=0.025mol，則與硫酸銅反應的氫氧化鈉是0.025mol-0.005mol=0.020mol．則根據方程式2NaOH+CuSO₄=Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄可知，硫酸銅的物質的量是0.020mol÷2=0.010mol，所以根據原子守恒可知，銅礦石中Cu₂（OH）₂CO₃的物質的量是0.010mol÷2=0.005mol，計算得到質量分數．

解答 解：雙氧水具有強氧化性，能把亞鐵離子氧化生成鐵離子，所以在溶液A中加入H₂O₂反應的離子方程式是2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（1）Cu₂（OH）₂CO₃以及Fe、Si的化合物與稀硫酸反應生成硫酸銅、硫酸亞鐵、硫酸鐵．二氧化硅與稀硫酸不反應，所以溶液A中除含有Cu²⁺外，還可能含有的金屬離子有Fe²⁺、Fe³⁺，驗證所含離子所用的試劑是高錳酸鉀溶液檢驗亞鐵離子，用硫氰酸鉀溶液遇到鐵離子形成血紅色溶液，
故答案為：Fe²⁺、Fe³⁺，酸性高錳酸鉀溶液、KSCN溶液；
（2）①根據裝置圖可知，A裝置是制備氨氣的．由于生成的氨氣中含有水蒸氣，所以需要干燥，選用堿石灰干燥．氨氣的密度小于空氣的，且氨氣極易溶于水，所以應該用向下排空氣法收集，且需要將多余的氨氣進行吸收，因此正確的操作順序是a→g、h→e、d→i；氨氣極易溶于水，因此與i相連的漏斗的作用是防止倒吸，
故答案為：ghed，防止倒吸；
②為探究氨氣和氯氣的反應，要用A裝置制氯氣，制得的氯氣中含有氯化氫和水等雜質，要用飽和食鹽水和濃硫酸除去，所以裝置B中的藥品依次是飽和食鹽水、濃硫酸，根據裝置C的結構可知，密度小的氣體從導管2進，密度大的氣體從導管1進，這樣兩種氣體才能充分接觸，所以關閉2，先向燒瓶中通入氯氣，
故答案為：飽和食鹽水、濃硫酸；氯氣；
（3）消耗鹽酸的物質的量是0.01L×0.5mol/L=0.005mol，則根據方程式NaOH+HCl=NaCl+H₂O可知，與鹽酸反應的氫氧化鈉是0.005mol．氫氧化鈉的物質的量是0.1L×0.25mol/L=0.025mol，則與硫酸銅反應的氫氧化鈉是0.025mol-0.005mol=0.020mol．則根據方程式2NaOH+CuSO₄=Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄可知，硫酸銅的物質的量是0.020mol÷2=0.010mol，所以根據原子守恒可知，銅礦石中Cu₂（OH）₂CO₃的物質的量是0.010mol÷2=0.005mol，所以Cu₂（OH）₂CO₃質量分數為$\frac{0.005mol×222g/mol}{1.25g}$×100%=88.8%．
故答案為：88.8%．

點評 本題考查了混合物質的分離提純，實驗過程分析判斷，注意儀器的應用和含量的計算，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．