Question

孔雀石的主要成分为Cu2（OH）2CO3，还含少量铁的氧化物和硅的氧化物．以下是实验室以孔雀石为原料制备CuS

孔雀石的主要成分为Cu2（OH）2CO3，还含少量铁的氧化物和硅的氧化物．以下是实验室以孔雀石为原料制备CuSO4?5H2O晶体的流程图：（1）孔雀石研磨的目的是______．浸泡孔雀石的试剂A若选用过量的稀硫酸，则产生的气体a是______ （填化学式）、固体a是______ （填化学式）．（2）使用试剂B的目的是将溶液中的Fe2+转化为Fe3+，试剂B宜选用______ （填选项序号）．A．酸性KMnO4溶液 B．双氧水 C．浓硝酸 D．氯水相应的化学反应方程式：______．（3）试剂C的使用目的是调节溶液pH，使Fe3+转化为沉淀予以分离．试剂C宜选用______（填选项序号）．A．稀硫酸 B．NaOH溶液 C．氨水 D．CuO相应的离子方程式______．（4）1mol氨气通过加热的Cu2（OH）2CO3可以产生1.5mol金属铜，发生反应的化学方程式：______．（5）常温下Fe（OH）3的Ksp=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1×10-3 mol/L，必需将溶液pH调节至______．

Answer 1

流程分析：孔雀石经研磨后加过量的稀硫酸浸泡，Cu₂（OH）₂CO₃和铁的氧化物会与硫酸反应，生成气体a为二氧化碳，固体a为二氧化硅，溶液a为铜和铁的硫酸盐溶液，溶液a中加入试剂B、C将溶液中的Fe²⁺转化为Fe³⁺，调节溶液pH，使Fe³⁺转化为沉淀予以分离，得沉淀C为氢氧化铁，溶液C为硫酸铜溶液．
（1）孔雀石研磨的目的是 增大固体表面积，从而增大反应速率．Cu₂（OH）₂CO₃会与硫酸反应则产生CO₂气体，固体a是不溶的 SiO₂．
故答案为：增大固体表面积，从而增大反应速率；CO₂；SiO₂；     
（2）试剂B宜选用双氧水，因为双氧水不但能将溶液中的Fe²⁺转化为Fe³⁺，而且不引入新的杂质，其他试剂会引入杂质离子．根据Fe²⁺在酸性条件下与H₂O₂反应生成Fe³⁺和H₂O，配平可得相应的化学反应方程式：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O或2FeSO₄+H₂SO₄+H₂O₂=Fe₂（SO₄）₃+2H₂O，
故答案为：B；2FeSO₄+H₂SO₄+H₂O₂=Fe₂（SO₄）₃+2H₂O 或 2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O；
（3）试剂C应该能与酸反应，增大溶液pH，使Fe³⁺完全转化为沉淀予以分离，而且不引入杂质，故宜选用CuO，相应的离子方程式CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O；稀硫酸不反应，NaOH溶液和氨水会引入杂质，故不适合，故答案为：D；CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O；
（4）1mol氨气通过加热的Cu₂（OH）₂CO₃可以产生1.5mol金属铜，根据电子守恒可推知氨气应被还原为氮气，然后根据定量关系和质量守恒配平发生反应的化学方程式：3Cu₂（OH）₂CO₃+4NH₃ 

△   .

 6Cu+3CO₂+9H₂O+2 N₂．故答案为：3Cu₂（OH）₂CO₃+4NH₃ 

△   .

 6Cu+3CO₂+9H₂O+2N₂；
（5）根据K_sp=c（Fe³⁺）×c³（OH^-）=1×10^-39，把c（Fe³⁺）=1×10^-3 mol/L代入，可得c（OH^-）=1×10^-12mol/L，c（H⁺）=1×10^-2 mol/L，PH=2
故答案为：2．