Question

（16分）硅孔雀石是一种含铜的矿石，含铜形态为CuCO₃•Cu(OH)₂和CuSiO₃•2H₂O，同时含有SiO₂、FeCO₃、Fe₂O₃、Al₂O₃等杂质。以硅孔雀石为原料制取硫酸铜的工艺流程如下：

（1）步骤①中稀硫酸与CuSiO₃·2H₂O发生反应的化学方程式：                      ；

用离子方程式表示双氧水的作用_______________________________________。

（2）步骤②调节溶液pH选用试剂不可以是__________________

a．CuO        b．Cu (OH)₂          c．Cu₂(OH)₂CO₃           d．CuSO₄

（3）有关氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如下表：

氢氧化物	Al(OH)3	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Cu(OH)2
开始沉淀的pH	3.3	1.5	6.5	4.2
沉淀完全的pH	5.2	3.7	9.7	6.7

由上表可知当溶液pH=4时，可以完全除去的离子是______（填金属离子符号，后同），不能完全除去的离子是________。

（4）滤液B通过蒸发浓缩（设体积浓缩为原来的一半）、冷却结晶、洗涤可以得到CuSO₄•5H₂O晶体。某同学认为上述操作会有硫酸铝晶体析出。请你结合相关数据，通过计算对该同学的观点予以评价        (填“正确”、“不正确”、或“无法判断”)

【已知常温下，Al₂(SO₄)₃饱和溶液中c(Al³⁺)=2.25mol/L，K_sp[Al(OH)₃]=3.2×10^-34】

（5）测定硫酸铜晶体（CuSO₄•5H₂O）里结晶水的含量，实验步骤为：a．研磨；b．称量空坩埚和装有试样的坩埚的质量；c．灼烧；d．干燥器中冷却；e．称量；f．重复c至e的操作，直到连续两次称量的质量差不超过0.1g为止；⑦根据实验数据计算硫酸铜结晶水的含量。

①步骤c用到的仪器有酒精灯、三脚架、泥三角、玻璃棒、       、       。

②步骤f的目的是                                                       。

③如灼烧后在空气中冷却再称量，结晶水的测定结果会____(填“偏高”、“低”或“不变”)

Answer

（1）CuSiO3•2H2O+H2SO4=CuSO4 + H4SiO4↓+H2O (或CuSiO3•2H2O+H2SO4=CuSO4 + H2SiO3↓+2H2O)；2Fe2+ + H2O2 +2H+=2Fe3+ + 2H2O

（2）d

（3）Fe3+ ; Al3+

（4）不正确； 依题意常温下滤液B的pH=4，则c(OH-)=1×10-10 mol·L-1，此时Al3+已部分沉淀，溶液中有：c(Al3+)• c3(OH-) = Ksp[Al(OH)3] 即c(Al3+)•(1×10-10)3 = 3.2×10-34 c(Al3+) = 3.2×10-4mol·L-1积浓缩为原来的一半后c(Al3+) = 6.4×10-4mol·L-1＜＜2.25mol·L-1 所以不会有硫酸铝晶体析出

（5）①坩埚、坩埚钳

②确保样品中的结晶水已经全部除去，以免引起实验误差

③偏低

【解析】

试题分析：（1）在硅孔雀石矿粉中加入稀硫酸和双氧水，其中稀硫酸与CuSiO3·2H2O发生反应的化学方程式为CuSiO3•2H2O+H2SO4=CuSO4 + H4SiO4↓+H2O；双氧水的作用是将二价铁氧化为三价铁，离子方程式为2Fe2+ + H2O2 +2H+=2Fe3+ + 2H2O；

（2）调节溶液pH选用试剂不可以是硫酸铜；

（3）由表中数据可知，当溶液的pH=4时，Al(OH)3还没有沉淀完全，而Fe(OH)3已完全沉淀，故可以完全除去的离子是Fe3+，不能完全除去的离子是Al3+；

（4）滤液B通过蒸发浓缩，体积浓缩为原来的一半,、冷却结晶、洗涤可以得到CuSO4•5H2O晶体，不会有硫酸铝晶体析出，依题意常温下滤液B的pH=4，则c(OH-)=1×10-10 mol·L-1，此时Al3+已部分沉淀，溶液中有：c(Al3+)• c3(OH-) = Ksp[Al(OH)3] 即c(Al3+)•(1×10-10)3 = 3.2×10-34，c(Al3+) = 3.2×10-4mol·L-1，体积浓缩为原来的一半后c(Al3+) = 6.4×10-4mol·L-1＜＜2.25mol·L-1，所以不会有硫酸铝晶体析出；

（5）①在灼烧的过程中需要的仪器为酒精灯、三脚架、泥三角，玻璃棒、坩埚、坩埚钳；②重复c至e的操作的目的是确保样品中的结晶水已经全部除去，以免引起实验误差；③将灼烧后在空气中冷却再称量，晶体会吸收空气中的水分，使结晶水的测定结果偏低。

考点：化学反应方程式、离子方程式的书写，实验过程的评价