Question

孔雀石的主要成分為Cu₂(OH)₂CO₃，還含少量Fe、Si的化合物。實驗室以孔雀石為原料制備CuSO₄·5H₂O的步驟如下：

稀硫酸

為解決有關問題，興趣小組同學查得有關物質沉淀的pH數據如下：

物質	pH (開始沉淀)	pH(完全沉淀)
Fe(OH)3	1.9	3.2
Fe(OH)2	7.0	9.0
Cu(OH)2	4.7	6.7

(1)“除雜”時先通入足量H₂O₂將Fe^2＋氧化成Fe^3＋，再加入CuO固體。其中加入CuO作用是
                                                              ，需調節溶液pH的范圍為                   。
(2)操作X包括 蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾和洗滌等。在進行該操作時，需要將溶液B再
適當酸化目的                                                                。
(3)若向溶液B中逐滴加入NaOH溶液，剛好出現沉淀時，請寫出存在的難溶物質的沉淀溶解平衡方程式為                                                                   
(4) 為準確測定溶液A中含有Fe^2＋的物質的量濃度，實驗如下：
①取出25.00mL溶液A，配制成250 mL 溶液。
②滴定：準確量取25.00ml所配溶液于錐形瓶中，將0.20mol/LKMnO₄溶液
裝入              ，記錄數據。重復滴定2次。平均消耗KMnO₄溶液V mL。
(反應式： 5Fe²⁺ + MnO₄^— +10 H⁺ = 5Fe³⁺ + Mn²⁺ + 5H₂O)
③ 計算溶液A中Fe²⁺的物質的量濃度=             mol/L （只列出算式，不做運算）。

Answer 1

⑴ 升高溶液的pH，促進Fe^3＋水解生成Fe(OH)₃沉淀（3分）；3.2－4.7（2分）
⑵   抑制Cu^2＋的水解  （3分）  (3)  Cu(OH)₂(s)Cu ²⁺(aq) + 2OH ^-(aq)   （2分）
(4)②酸式滴定管（2分）  ③×0.20×V×10^-3×5 /25 ×10^-3 （2分）

試題分析：（1）要除去、Fe³⁺離子，就需要調節溶液的pH值，且還不能引入新的雜質，所以氧化銅的作用就是升高溶液的pH，促進Fe^3＋水解生成Fe(OH)₃沉淀。氫氧化銅開始沉淀時的pH值是4.7，氫氧化鐵完全沉淀時的pH值時3.2，所以pH的范圍是3.2～4.7。
（2）由于銅離子在溶液中也水解，所以再次酸化的目的是抑制Cu^2＋的水解。
（3）氫氧化銅的沉淀溶解平衡方程式是Cu(OH)₂(s)Cu ²⁺(aq) + 2OH ^-(aq)。
（4）②由于高錳酸鉀具有強氧化性，則只能用酸式滴定管盛裝高錳酸鉀溶液。
③根據反應的方程式可知，1mol高錳酸鉀能氧化5mol亞鐵離子，所以根據消耗的高錳酸鉀的物質的量可知，溶液A中Fe²⁺的物質的量濃度×0.20×V×10^-3×5 /25 ×10^-3mol/L。
點評：該題是高考中的常見題型，難度大，綜合性強，對學生的要求高。試題在注重對基礎知識鞏固和訓練的同時，側重對學生能力的培養和解題方法的指導與訓練，有利于培養學生規范嚴謹的實驗設計能力以及評價能力。該類試題主要是以常見儀器的選用、實驗基本操作為中心，通過是什么、為什么和怎樣做重點考查實驗基本操作的規范性和準確性及靈活運用知識解決實際問題的能力。該類試題綜合性強，理論和實踐的聯系緊密，有的還提供一些新的信息，這就要求學生必須認真、細致的審題，聯系所學過的知識和技能，進行知識的類比、遷移、重組，全面細致的思考才能得出正確的結論。