Question

孔雀石主要成分Cu₂（OH）₂CO₃，其中还含少量Fe、Si的化合物．实验室以孔雀石为原料制备CuSO₄•5H₂O及CaCO₃的流程如下：
请回答下列问题：
（1）溶液A中含有的阳离子有    ．实现由溶液A至溶液B转化的试剂①为    （填代号）．
①．KMnO₄ ②．（NH₄）₂S       ③．O₃      ④．浓硫酸    ⑤H₂O₂
（2）试剂②可以选用    （填代号）
A．Fe      B．CuO    C．Fe₂O₃   D．CuCO₃   E．xCu（OH）₂•yCuCO₃   F．Cu（OH）₂
（3）由CaCl₂溶液制备CaCO₃时，通入的气体X是    （填化学式）．若实验过程中有X气体逸出，可选用下列    装置回收（填代号）．

（4）欲测定溶液A中还原性金属阳离子的浓度，需要取A溶液配制进行氧化还原滴定．若选用KMnO₄标准溶液进行滴定时应选用    滴定管（填“酸式”或“碱式”）．滴定反应的离子方程式   
（5）由溶液C制取晶体的实验操作是    ．

Answer

（1）孔雀石主要成分Cu2（OH）2CO3，其中还含少量Fe、Si的化合物．铁元素以+2、+3价存在，孔雀石与硫酸反应中，硫酸过量．
由工艺流程转化关系可知，实现由溶液A至溶液B转化，目的是将Fe2+氧化为Fe3+，试剂①应为氧化剂，且不能引入新的杂质．
（2）由工艺流程转化关系可知，试剂②应为调节溶液pH值，使Fe3+转化为Fe（OH）3，除去Fe3+，且不能引入新的杂质．
（3）由工艺流程转化关系可知，应先向CaCl2溶液中加入碱性物质并且不引入新杂质，故气体X应为碱性气体，应为氨气，氨气极易溶于水，吸收应采取防倒吸装置（采取倒置漏斗或连接安全瓶）．
（4）KMnO4溶液极易强氧化性，可以腐蚀碱式滴定管的橡皮管．溶液A中还原性金属阳离子为Fe2+，在酸性条件下，MnO4-+将Fe2+氧化为Fe3+，自身被还原为Mn2+，同时生成水．
（5）由溶液到晶体需要加热蒸发、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等．
【解析】
（1）孔雀石主要成分Cu2（OH）2CO3，其中还含少量Fe、Si的化合物．铁元素主要以+2、+3价存在，孔雀石与硫酸反应中，硫酸过量，所以溶液A中含有的阳离子有Cu2+、Fe2+、Fe3+、H+等．
由工艺流程转化关系可知，实现由溶液A至溶液B转化，目的是将Fe2+氧化为Fe3+，试剂①应为氧化剂，且不能引入新的杂质．
①KMnO4可以将Fe2+氧化为Fe3+，但引入K+、Mn2+等杂质，故①错误；
②（NH4）2S不能将Fe2+氧化为Fe3+，故②错误；
③O3可以将Fe2+氧化为Fe3+，且不引入新杂质，故③正确；
④浓硫酸加入溶液中，浓度变稀，不能将Fe2+氧化为Fe3+，故④错误；
⑤H2O2可以将Fe2+氧化为Fe3+，且不引入新杂质，故⑤正确．
故选：③⑤．
（2）由工艺流程转化关系可知，试剂②应为调节溶液pH值，使Fe3+转化为Fe（OH）3，除去Fe3+，且不能引入新的杂质．
A．Fe与Fe3+反应，故A错误；
B．CuO中和H+，溶液pH增大，使Fe3+转化为Fe（OH）3，不引入杂质，故B正确；
C．Fe2O3中和H+，溶液pH增大，又引入Fe3+，故C错误；
D．CuCO3中和H+，溶液pH增大，使Fe3+转化为Fe（OH）3，不引入杂质，故D正确；
E．xCu（OH）2•yCuCO3 中和H+，溶液pH增大，使Fe3+转化为Fe（OH）3，不引入杂质，故E正确；
F．Cu（OH）2中和H+，溶液pH增大，使Fe3+转化为Fe（OH）3，不引入杂质，故F正确．
故选：BDEF．
（3）由工艺流程转化关系可知，加入X使溶液在碱性条件下反应，所以气体X应为碱性气体，故X为氨气．由于氨气极易溶于水，吸收应采取防倒吸装置（采取倒置漏斗或在吸收装置连接防倒吸安全瓶）．
a、吸收装置前边连接防倒吸安全瓶，故a正确；
b、连接防倒吸的倒置漏斗，漏斗边缘紧贴液面，可以防止倒吸，故b正确；
c、连接的倒置漏斗，但漏斗全部在浸在液面下，不能起防止倒吸作用，故c错误；
d、多孔球全部在浸在液面下，不能起防止倒吸作用，故d错误．
故答案为：NH3；ab
（4）KMnO4溶液极易强氧化性，可以腐蚀碱式滴定管的橡皮管，使用KMnO4溶液时通常加酸，所以KMnO4溶液应放置酸式滴定管内．
溶液A中还原性金属阳离子为Fe2+，在酸性条件下，MnO4-+将Fe2+氧化为Fe3+，自身被还原为Mn2+，同时生成水．反应中Fe2+→Fe3+，铁元素化合价升高1价；MnO4-+→Mn2+，锰元素降低5价，化合价升降最小公倍数为5，故Fe2++系数为5，MnO4- 系数为1，根据元素守恒可知Mn2+与Fe3+系数分别为1、5，根据电荷守恒可知，H+其系数为2+3×5-[2×5-1]=8，根据H元素守恒可知H2O系数是4，所以反应离子方程式为5Fe2++1MnO4-+8H+=1Mn2++5Fe3++4H2O．
故答案为：酸式；5Fe2++1MnO4-+8H+=1Mn2++5Fe3++4H2O．
（5）由溶液到晶体需要加热蒸发、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等．
故答案为：加热蒸发、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥．