Question

4．孔雀石的主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃，還含少量的FeO、Fe₂O₃、SiO₂．實驗室以孔雀石為原料制備CuSO₄•5H₂O的步驟如圖：

為解決有關問題，興趣小組同學查得有關物質沉淀的pH數據如表．請回答：

物質	pH （開始沉淀）	pH④ （完全沉淀）
Fe（OH）3	1.9	3.2
Fe（OH）2	7.0	9.0
Cu（OH）2	4.7	6.7

（1）溶液A中的金屬陽離子有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺；若調pH=9.0將雜質鐵元素除去，其后果是：Cu²⁺也會沉淀．
（2）“除雜”時先加入足量H₂O₂，目的是將Fe²⁺氧化成Fe³⁺；再加入CuO固體調節溶液pH的范圍至3.2＜pH＜4.7，其中加入CuO作用是中和溶液中H⁺使溶液的pH升高，促進Fe³⁺水解生成Fe（OH）₃沉淀（或調節pH至Fe³⁺的沉淀范圍）．
（3）操作X包括蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾和洗滌等；在進行該操作時，將溶液B再適當酸化目的是抑制Cu²⁺的水解．

Answer 1

分析 孔雀石的主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃，還含少量FeO、Fe₂O₃、SiO₂，加入稀硫酸反應后生成二氧化碳氣體，得到溶液A，主要成分為硫酸銅、硫酸亞鐵、硫酸鐵，過濾得到二氧化硅固體；然后將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，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，過濾洗滌得到膽礬晶體，據此解答．

解答 解：孔雀石的主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃，還含少量FeO、Fe₂O₃、SiO₂，加入稀硫酸反應后生成二氧化碳氣體，得到溶液A，主要成分為硫酸銅、硫酸亞鐵、硫酸鐵，過濾得到二氧化硅固體；然后將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，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，過濾洗滌得到膽礬晶體，
（1）溶液A中的金屬陽離子有：Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺；由表中數據可知：溶液pH=9.0 時Cu²⁺也會沉淀；
故答案為：Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺；Cu²⁺也會沉淀；
（2）溶液A中的金屬陽離子有：Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，亞鐵離子沉淀時銅離子也會沉淀，而鐵離子沉淀時銅離子不會沉淀，故應將亞鐵離子氧化為鐵離子再除去，則需要加氧化劑，雙氧水能氧化亞鐵離子且不會引入新雜質，由表中數據可知，鐵離子沉淀完全的pH為3.2，而銅離子開始沉淀的pH為4.7，調節溶液pH的范圍至3.2～4.7之間，CuO固體能中和溶液中H⁺使溶液的pH升高（1分），促進Fe³⁺水解生成Fe（OH）₃沉淀；
故答案為：將Fe²⁺氧化成Fe³⁺；    3.2＜pH＜4.7 （或3.2～4.7之間）；中和溶液中H⁺使溶液的pH升高，促進Fe³⁺水解生成Fe（OH）₃沉淀 （或調節pH至Fe³⁺的沉淀范圍）；
（3）硫酸銅溶液通過蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌得到膽礬晶體，銅離子在水溶液中會水解，應適當酸化抑制其水解；
故答案為：蒸發濃縮；冷卻結晶；抑制Cu²⁺的水解．

點評 本題考查常見金屬的單質及其化合物的應用和硫酸銅結晶水含量的測定，掌握物質的制取和提純、離子的檢驗等實驗操作，分析信息是完成本題目的關鍵，題目較為綜合，難度中等．