Question

某銅礦石主要含Cu₂(OH)₂CO₃，還含少量Fe、Si的化合物。實驗室以此銅礦石為原料制備CuSO₄·5H₂O 及CaCO₃，部分步驟如下：

請回答下列問題：
（1）溶液A除含有Cu²⁺外，還可能含有的金屬離子有________(填離子符號)，驗證所含離子所用的試劑是______________。
（2）可用生成的CO₂制取優質碳酸鈣。制備時，先向氯化鈣溶液中通入氨氣，再通入CO₂。
①實驗室通常采用加熱氯化銨和氫氧化鈣混合物的方法制取氨氣。某學習小組選取下圖所給部分裝置制取并收集純凈的氨氣。

如果按氣流方向連接各儀器接口，你認為正確的順序為a→______、______→______、______→ i。其中與i相連漏斗的作用是______________。
②實驗室中還可用固體氫氧化鈉和濃氨水制取少量氨氣，下列最適合完成該實驗的簡易裝置是_________(填編號)

（3）測定銅礦石中Cu₂(OH)₂CO₃質量百分含量的方法是：a．將1.25g銅礦石制取的CuSO₄·5H₂O于錐形瓶中，加入適量水完全溶解；b．向溶液中加入100mL0.25mol/L的氫氧化鈉溶液使Cu²⁺完全沉淀；c．過濾；d．濾液中的氫氧化鈉溶液用0.5mol/L鹽酸滴定至終點，耗用10mL鹽酸。則銅礦石中Cu₂(OH)₂CO₃質量分數為_____________。

Answer 1

（11分）（1）Fe²⁺、Fe³⁺；酸性高錳酸鉀溶液、KSCN溶液。（4分，各1分，其他合理答案也得分）
（2）①a→g、h→e、d→ i （2分），防止倒吸（1分）；②A（2分） （3）88.8%（2分）

解析試題分析：（1）Cu₂(OH)₂CO₃以及Fe、Si的化合物與稀硫酸反應生成硫酸銅、硫酸亞鐵、硫酸鐵。二氧化硅與稀硫酸不反應，所以溶液中A中除含有Cu²⁺外，還可能含有的金屬離子有Fe²⁺、Fe³⁺；亞鐵離子具有還原性，能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，因此可以檢驗亞鐵離子。檢驗鐵離子可以用KSCN溶液檢驗。
（2）①根據裝置圖可知，A裝置是制備氨氣的。由于生成的氨氣中含有水蒸氣，所以需要干燥，選用堿石灰干燥。氨氣的密度小于空氣的，且氨氣極易溶于水，所以應該用向下排空氣法收集，且需要將多余的氨氣進行吸收，因此正確的操作順序是a→g、h→e、d→ i；氨氣極易溶于水，因此與i相連的漏斗的作用是防止倒吸。
②用固體氫氧化鈉和濃氨水制取少量氨氣，因此需要分液漏斗。反應不需要加熱，且氨氣用向下排空氣法收集，所以正確的答案選A。
（3）消耗鹽酸的物質的量是0.01L×0.5mol/L＝0.005mol，則根據方程式NaOH＋HCl＝NaCl＋H₂O可知，與鹽酸反應的氫氧化鈉是0.005mol。氫氧化鈉的物質的量是0.1L×0.25mol/L＝0.025mol，則與硫酸銅反應的氫氧化鈉是0.025mol－0.005mol＝0.020mol。則根據方程式2NaOH＋CuSO₄＝Cu(OH)₂↓＋Na₂SO₄可知，硫酸銅的物質的量是0.020mol÷2＝0.010mol，所以根據原子守恒可知，銅礦石中Cu₂(OH)₂CO₃的物質的量是0.010mol÷2＝0.005mol，所以Cu₂(OH)₂CO₃質量分數為×100%＝88.8%。
考點：考查離子檢驗、氨氣制備、物質含量的測定以及實驗方案的設計與評價等