Question

孔雀石主要含Cu₂ (OH)₂CO₃，還含少量Fe、Si的化合物。某工廠以孔雀石為主要原料制備CuSO₄·5 H₂O及納米材料G，主要步驟如下：

已知該條件下，通過調節溶液的酸堿性而使Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺生成沉淀的pH分別如下：

物質	開始沉淀時的pH	完全沉淀時的pH
Fe(OH)3	2.2	3.2
Fe(OH)2	7.6	9.6
Cu(OH)2	4.7	6.4

請回答下列問題：
（1）寫出孔雀石主要成分Cu₂(OH)₂CO₃與稀硫酸反應的化學方程式　　　　　 　　　　　　　。
（2）溶液A的金屬離子有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺。要檢驗其中的Fe²⁺應選擇下列試劑中的          。
a．KMnO₄      b．NaOH      c．H₂O₂      d．KSCN
（3）溶液A中的金屬離子有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺。試劑①是一種氧化劑，把Fe²⁺氧化成Fe³⁺的目的是                                  。該工廠選用試劑①最好為下列中的      （填代號）。
a．H₂O₂      b．空氣       c．Cl₂      d．KSCN
（4）根據下圖有關數據，你認為工業上氧化操作時應采取的措施是                          。

（5）向溶液B中加入試劑②的化學式為           ，操作I的名稱是           。
（6）氣體E和氣體F應該先通人CaCl₂溶液中的是          （填化學式）。寫出制備G和H的化學反應方程式                                                                     。
（7）欲測定溶液A中Fe²⁺的濃度，可用KMnO₄標準溶液滴定，反應中MnO₄^－還原為Mn²⁺，則該反應的離子方程式為        　　　　　　　　　　　　　　　　   。取A溶液20.00 mL，用去0.0240mol／LKMnO₄溶液16.00 mL時，恰好達到滴定終點，則A溶液中Fe²⁺濃度為     。

Answer 1

（1）Cu₂(OH)₂CO₃+2H₂SO₄＝2CuSO₄+3H₂O+CO₂↑（2分）
（2）a（1分）
（3）調節溶液的PH時，Fe³⁺在Cu²⁺開始沉淀之前就能沉淀完全，從而把鐵雜質除去（1分）
a（1分）
（4）溶液溫度控制在80℃，PH控制在1.5，氧化時間為4小時左右（1分）
（5）CuO（1分）     過濾（1分）
（6）NH₃（1分）      2NH₃+CO₂+CaCl₂+H₂O==CaCO₃↓+2NH₄Cl（2分）
（7）MnO₄^－+ 5Fe²⁺ + 8H⁺="==" Mn²⁺ + 5Fe³⁺ + 4H₂O（2分）      0.0960mol/L（2分）

（1）Cu₂(OH)₂CO₃屬于堿式鹽，和稀硫酸反應生成硫酸銅、CO₂和水，反應式為Cu₂(OH)₂CO₃+2H₂SO₄＝2CuSO₄+3H₂O+CO₂↑。
（2）亞鐵離子具有還原性，能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，所以可選擇a。
（3）要制備硫酸銅，則必須出去鐵離子和亞鐵離子。根據表中數據可知要通過沉淀法直接出去亞鐵離子，則銅離子也將被同時除去，所以應該把亞鐵離子氧化生成鐵離子，然后再通過沉淀法出鐵離子。因為當氫氧化鐵完全沉淀后，銅離子還留在溶液中。所選擇的氧化劑不能再引入新的雜質，所以應該選擇綠色氧化劑雙氧水。
（4）根據圖像可知，在80℃pH等于1.5時轉化率最高，所以應該控制的條件就是溶液溫度控制在80℃，PH控制在1.5，氧化時間為4小時左右。
（5）要得到氫氧化鐵沉淀，就有增大溶液的pH，同時還不能引入雜質，所以可選擇氧化銅。要分離固液混合物，需要過濾。
（6）E是CO₂，CO₂和氯化鈣是不反應的，要得到碳酸鈣沉淀，就降低溶液的酸性，因此首先通入氨氣，使溶液顯堿性，然后在通入CO₂即可生成碳酸鈣和氯化銨。反應式為2NH₃+CO₂+CaCl₂+H₂O==CaCO₃↓+2NH₄Cl。
（7）參加反應的高錳酸鉀是0.0240mol／L×0.016L＝0.000384mol，高錳酸鉀氧化亞鐵離子的方程式為MnO₄^－+ 5Fe²⁺ + 8H⁺="==" Mn²⁺ + 5Fe³⁺ + 4H₂O，所以消耗的亞鐵離子為0.000384mol×5＝0.00192mol，所以濃度為。