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孔雀石主要成分是Cu2(OH)2CO3,还含少量FeCO3及Si的化合物[高三][化学]

2021-07-03   答题:高三化学(周老师)

【题目】孔雀石主要成分是Cu2OH2CO3,还含少量FeCO3Si的化合物,实验室以孔雀石为原料制备硫酸铜晶体的步骤如下:

1步骤中涉及的主要反应用离子方程式表示为_____

2步骤中试剂_____(填代号).

aKMnO4     bH2O2         cFe          dKSCN

3步骤加入CuO的目的是_____

4步骤获得硫酸铜晶体,需要经过__________、过滤等操作.

5孔雀石与焦炭一起加热可以生成Cu及其它无毒物质,写出该反应的化学方程式_____

6测定硫酸铜晶体(CuSO4•xH2O)中结晶水的x值:称取2.41g硫酸铜晶体,在____(填实验仪器名称)中加热至质量不再改变时,称量粉末的质量为1.6g.则计算得x=_____(计算结果精确到0.1).

 

【答案】  Cu2(OH)2CO3+4H+=2Cu2++CO2↑+3H2O  b  消耗酸使溶液pH升高便于Fe3+形成沉淀除去  加热浓缩  冷却结晶  Cu2(OH)2CO3 + C 2Cu + 2CO2↑ + H2O  坩埚  4.5

【解析】孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3,还含少量FeCO3Si的化合物,加入稀硫酸反应后生成二氧化碳气体,过滤得到二氧化硅固体,得到滤液1为硫酸铜、硫酸亚铁溶液,除杂时先通入足量过氧化氢将Fe2+氧化成Fe3+,得到溶液2为硫酸铜、硫酸铁溶液,再加入CuO固体调节溶液pH,沉淀铁离子生成氢氧化铁沉淀;过滤得到滤液为硫酸铜溶液,滤液3为硫酸铜溶液,通过蒸发浓缩,冷却结晶,过滤洗涤得到硫酸铜晶体。

(1)孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3,还含少量FeCO3Si的化合物,步骤Ⅰ中涉及的反应是Cu2(OH)2CO3FeCO3与硫酸发生复分解反应生成二氧化碳,反应的化学方程式为:Cu2(OH)2CO3+4H+=2Cu2++CO2↑+3H2OFeCO3+2H+=Fe2++CO2↑+H2O;故答案为:Cu2(OH)2CO3+4H+=2Cu2++CO2↑+3H2OFeCO3+2H+=Fe2++CO2↑+H2O

(2)步骤Ⅱ中加入试剂①的目的是氧化亚铁离子为铁离子,便于沉淀除去,所加试剂能和亚铁离子反应且不能引入新的杂质。aKMnO4溶液加入后,能氧化亚铁离子,但会引入钾离子、锰离子,故a不符合b.加入H2O2会氧化亚铁离子为铁离子,过氧化氢被还原为水,不引入杂质,故b符合;cFe粉不能氧化亚铁离子,故c不符合;d.加入KSCN溶液结合铁离子形成络合物,不能氧化亚铁离子,亚铁离子的存在会干扰硫酸铜晶体的析出,故d不符合;故答案为:b

(3)步骤Ⅲ加入CuO目的是和酸反应,调节溶液的pH使铁离子全部沉淀,故答案为:消耗酸使溶液pH升高,便于Fe3+形成沉淀除去;

(4)操作Ⅳ是溶液中得到溶质的方法是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤;

故答案为:加热浓缩;冷却结晶;

(5)孔雀石与焦炭一起加热可以生成Cu、二氧化碳和水,依据原子守恒配平书写得到的化学方程式为:Cu2(OH)2CO3+C2Cu+2CO2↑+H2O故答案为:Cu2(OH)2CO3+C2Cu+2CO2↑+H2O

(6)称取2.4g硫酸铜晶体,加热至质量不再改变时,称量粉末的质量为1.6g为硫酸铜质量,n(CuSO4)物质的量==0.01mol,受热质量减少2.4g-1.6g=0.8g,水的物质的量==0.044mol

CuSO4•xH2OCuSO4+xH2O

         1                      x

     0.01mol               0.044mol

 x==4.4故答案为:4.4

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