Question

孔雀石主要含Cu₂(OH)₂CO₃，还含少量FeO、SiO₂。以孔雀石为原料可制备CuSO₄·5H₂O步骤如下：

（1）写出孔雀石与稀硫酸反应的化学方程式：_________________________，为了提高原料浸出速率，可采取的措施有___________________（写出两条）。

（2）溶液A的金属离子有Cu²⁺、Fe²⁺。实验步骤中试剂①最佳选          （填代号）。

a．KMnO₄      b．Cl₂     c．H₂O₂      d．HNO₃

（3）溶液B中加入CuO作用是__________________     ______。

（4）常温下Fe(OH)₃的K_sp=1×10^-39，若要将溶液中的Fe³⁺转化为Fe(OH)₃沉淀，使溶液中c(Fe³⁺)降低至1×10^—3mol／L，必需将溶液pH调节至               。

（5）由溶液C获得CuSO₄·5H₂O晶体，需要经_____________、___________和过滤。

（6）可用KMnO₄标准溶液测定溶液A中Fe²⁺的浓度，量取A溶液20.00ml，用0.010mol/L酸性KMnO₄标准溶液滴定，消耗KMnO₄  10.00ml， A溶液中Fe²⁺的物质的量浓度_________mol/L（反应原理：MnO₄^- + 5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O）。

Answer

（14分）

（1）Cu2(OH)2CO3 + 2H2SO4 = 2CuSO4+CO2↑+3H2O；增加硫酸浓度 、将原料粉碎、提高反应温度，加催化剂等均可。

（2）c；

（3）调pH值，（或减少c(H+)，）使Fe3+沉淀完全。

（4）pH=2

（5）蒸发浓缩（或加热蒸发、蒸发溶液），冷却结晶。

（6）0.025

【解析】

试题分析：孔雀石主要含Cu2（OH）2CO3，还含少量Fe、Si的化合物，向孔雀石中加入足量稀硫酸，发生的反应有Cu2（OH）2CO3+2H2SO4=2CuSO4+3H2O+CO2↑，Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，硅和稀硫酸不反应，溶液A只含Cu2+、Fe2+两种金属离子，然后过滤得到的滤渣中含有Si的氧化物，溶液A中含有含有铁盐和亚铁盐及硫酸铜，气体E为CO2、H2，向溶液A中加入试剂①得到溶液B，试剂①是一种氧化剂，将Fe2+转化为Fe3+且不能引进杂质，可选取双氧水，向溶液B中加入试剂②经过操作Ⅰ得到溶液C和红褐色沉淀D，则操作Ⅰ为过滤，D为Fe（OH）3，以及过量的试剂，溶液C为硫酸铜溶液，所以为试剂②为CuO或Cu（OH）2或CaCO3 或Cu2（OH）2CO3。

（1）碱式碳酸铜为碱式盐能与稀硫酸反应：Cu2（OH）2CO3+2H2SO4=2CuSO4+3H2O+CO2↑，生成硫酸铜、水和二氧化碳，为了提高原料浸出速率，可采取的措施有增加硫酸浓度、将原料粉碎、提高反应温度，加催化剂等，故答案为：Cu2（OH）2CO3+2H2SO4=2CuSO4+3H2O+CO2↑；增加硫酸浓度、将原料粉碎、提高反应温度，加催化剂等；

（2）Fe2+具有还原性，可被酸性高锰酸钾溶液氧化而使高锰酸钾溶液褪色，与KSCN不反应，加入氢氧化钠溶液可生成氢氧化铁、氢氧化铜沉淀而不能检验Fe2+，双氧水，双氧水是一种绿色试剂，将Fe2+氧化为Fe3+，但无明显现象，只有b正确，故答案为：b；

（3）在溶液B中加CuO调节溶液的pH使Fe3+完全沉淀，且不引入新的杂质，故答案为：调pH值，（或减少c（H+），）使Fe3+沉淀完全；

（4）常温下Fe（OH）3的Ksp=1×10-39，使溶液中c（Fe3+）=1×10-3mol/L，则c（OH-）=mol/L=1×10-12mol/L，所以溶液中c（H+）=1×10-2mol/L，则pH=2，故答案为：2；

（5）CuSO4•5H2O晶体，在高温时易失去水，所以从溶液中获得CuSO4•5H2O晶体，需要经蒸发浓缩（或加热蒸发、蒸发溶液），冷却结晶、过滤，故答案为：蒸发浓缩（或加热蒸发、蒸发溶液），冷却结晶；

（6）Fe2+溶液与KMnO4溶液发生氧化还原反应，反应中MnO4-被还原为Mn2+，最小公倍数为5，所以KMnO4前系数为1，Fe2+前系数为5，反应的离子方程式为MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O，根据离子方程可知MnO4-～5Fe2+，用去 KMnO4的物质的量为10.00mL×0.010mol/L=1.0×10-4mol，所以A溶液中Fe2+浓度为=0.025mol/L，故答案为：0.025；

考点：考查了物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用的相关知识。