Question

孔雀石的主要成分為Cu₂(OH)₂CO₃，還含少量鐵的氧化物和硅的氧化物。以下是實

驗室以孔雀石為原料制備CuSO₄·5H₂O晶體的流程圖：

（1）研磨孔雀石的目的是                                                     。浸泡孔雀石的試劑A若選用過量的稀硫酸，則固體a是          (填化學式)。

（2）試劑B的目的是將溶液中的Fe²⁺轉化為Fe³⁺，則試劑B宜選用      （填序號）：

A．酸性KMnO₄溶液     B．雙氧水    C．濃硝酸    D．氯水

相應的離子方程式為：                                     。

（3）試劑C用于調節溶液pH，使Fe³⁺轉化為沉淀予以分離。則試劑C宜選用    （填序號）：

A．稀硫酸        B．NaOH溶液       C．氨水     D．CuO

固體C的化學式為          。

（4）1 mol氨氣通過加熱的Cu₂(OH)₂ CO₃可以產生1.5 mol金屬銅，則該反應的化學方程式為                                                       。

（5）常溫下Fe(OH)₃的K_sp=1×10^-39，若要將溶液中的Fe³⁺轉化為Fe(OH)₃沉淀，使溶液中c(Fe³⁺)降低至1×10^—3 mol／L，必需將溶液調節至pH=      。

 

Answer 1

【答案】

（1）（共4分）增大固體表面積（1分），以增大反應速率（1分）[類似意思均可] 

SiO₂（2分）

（2）（共4分）B（2分）  2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O（2分）（未配平1分，寫為化學方程式2FeSO₄ + H₂SO₄ + H₂O₂ = Fe₂(SO₄)₃ + 2H₂O且正確1分）

（3）（共4分）D（2分）  Fe(OH)₃（2分）

（4）（共3分）3Cu₂(OH)₂CO₃ + 4NH₃6Cu + 3CO₂ + 9H₂O +2 N₂（化學式1分、配平均1分，條件1分。）

（5）（共2分）2

【解析】

試題分析：（1）研磨孔雀石的目的是為了酸溶速率更快，所以答案為“增大固體接觸面積，加快反應速率”，酸溶過程中不溶的固體為雜質SiO2。

（2）把Fe²⁺轉化為Fe³⁺ 應該加入氧化劑，且不能帶入雜質離子，所以用雙氧水，選B。相應的離子方程式為：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O。

（3）因為目標產品是CuSO4·5H2O晶體，所以調節pH值使鐵離子沉淀應選用的試劑不能帶入雜質離子，所以選用固體CuO，所以沉淀物c為Fe(OH)₃ 和過量的CuO。

（4）堿式碳酸銅中通入氨氣后有銅單質生成，說明銅被還原，NH₃做還原劑。因為1mol氨氣還原得到1.5mol銅單質，根據銅+2→0價，可知轉移電子3mol，得失電子守恒，所以NH₃失去電子也為3mol，所以可推測得NH₃被氧化為了N₂，所以可以得知其他產物還有CO₂、H₂O。所以列出反應物NH₃+ Cu₂(OH)₂ CO₃→Cu+ N₂+CO₂+H₂O，然后根據氧化還原反應方程式配平得：3Cu₂(OH)₂CO₃ + 4NH₃6Cu + 3CO₂ + 9H₂O +2 N₂ 。

（5）根據Fe(OH)₃溶解平衡Fe(OH)₃ (s)  Fe³⁺ (aq)+3 OH^- (aq)可得K_sp =c( Fe³⁺ ) ·c³(OH^-  )= 1×10^-39 ，所以把c(Fe³⁺)=1×10^—3 mol／L帶入公式中，計算得c(OH^-  )= 1×10^-12 ，所以c(H⁺  )=Kw/ c(OH^-  )= 10^-2 ，所以pH=2。

考點：本題考查的是化工生產流程題。