Question

某工厂以孔雀石[主要成分为Cu₂(OH)₂CO₃，含有少量Fe、Si的氧化物]为主要原料制备蓝矾晶体(CuSO₄·5H₂O)，其生产流程如图所示：

已知该条件下，通过调节溶液的酸碱性而使Fe^3＋、Fe^2＋、Cu^2＋生成沉淀的pH分别如下表所示：

物质	开始沉淀时的pH	完全沉淀时的pH
Fe(OH)3	2.2	3.2
Fe(OH)2	7.6	9.6
Cu(OH)2	4.7	6.4

回答下列问题：

(1)弃渣的主要成分是____________，Ⅱ中有“洗涤”的操作，其目的是_____________________。

(2)溶液A中的金属离子有Cu^2＋、Fe^2＋、Fe^3＋。试剂①是一种氧化剂，则试剂①最好为下列中的____________，反应的离子方程式为______________________。

a．Na₂O₂           b．H₂O₂       c．Cl₂       d．KSCN

(3)根据下图有关数据，你认为工业上氧化操作时应采取措施将反应温度及溶液pH分别控制在_________________，氧化时间为________h左右。

(4)操作Ⅰ中溶液的pH应控制在________范围内。

(5)欲测定溶液A中Fe^2＋的浓度，可用KMnO₄标准溶液进行滴定，则KMnO₄溶液应置于________(填“酸”或“碱”)式滴定管中。若滴定20.00mLA的溶液，用去0.0240mol·L^－1KMnO₄溶液16.00mL时恰好达到滴定终点，则A溶液中Fe^2＋的浓度为________________。

Answer

(1)SiO2；除去晶体表面附着的杂质

(2)b；2Fe2＋＋2H＋＋H2O2=2Fe3＋＋2H2O

(3)80℃；pH＝1.5；4

(4)3.2≤pH<4.7

(5)酸 ；0.096mol·L－1

【解析】

试题分析：(1) 孔雀石[主要成分为Cu2(OH)2CO3，含有少量Fe、Si的氧化物]中的碱式碳酸铜和铁的氧化物能够溶于硫酸，二氧化硅不能溶解，因此弃渣的主要成分是二氧化硅，Ⅱ中有“洗涤”的操作，目的是除去晶体表面附着的杂质，故答案为：SiO2；除去晶体表面附着的杂质；

(2)根据几种氢氧化物的溶解时的pH数据可知，为了不影响铜离子，应该将亚铁离子转化为铁离子后调节溶液的pH 使铁离子形成氢氧化铁沉淀除去，试剂①是一种氧化剂，a．Na2O2与水反应生成氢氧化钠，会使铜离子形成沉淀，错误；b．H2O2能够氧化亚铁离子，正确；c．Cl2会引入杂质离子氯离子；错误；d．KSCN不具有氧化性，错误；故选b；反应的离子方程式为2Fe2＋＋2H＋＋H2O2=2Fe3＋＋2H2O，故答案为：b；2Fe2＋＋2H＋＋H2O2=2Fe3＋＋2H2O；

(3)根据图中有关数据，80℃，pH＝1.5时氧化速率和效率较高；氧化时间在4h左右，氧化效率达到较高水平，继续延长时间，转化率增大很少，故答案为：80℃，pH＝1.5；4；

(4)操作Ⅰ目的是使铁离子形成氢氧化铁沉淀除去，而不影响铜离子，溶液的pH应控制在3.2≤pH<4.7范围内，故答案为：3.2≤pH<4.7；

(5) KMnO4溶液具有强氧化性，应该选用酸式滴定管盛装；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0.016L×0.024mol/L=3.84×10-4mol，所以A溶液中Fe2+浓度为=0.096mol/L，故答案为：酸；0.096。

考点：考查了物质制备的实验方案的设计、物质的分离和提纯的相关知识。