Question

2．孔雀石主要含Cu₂（OH）₂CO₃，還含少量Fe、Si的化合物，實(shí)驗(yàn)室以孔雀石為原料制備CuSO₄•5H₂O及CaCO₃，步驟如下：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）溶液A中的金屬離子有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺：實(shí)驗(yàn)步驟中試劑①為c（從下列所給試劑中選擇，填代號(hào)），寫(xiě)出此步驟中的離子方程式2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，檢驗(yàn)溶液A中Fe³⁺的最佳試劑為d（從下列所給試劑中選擇，填代號(hào)）．
a．KMnO₄　　　　　b．（NH₄）₂S         c．H₂O₂          d．KSCN
（2）由溶液C獲得CuSO₄•5H₂O，需要經(jīng)過(guò)加熱蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾等操作．除燒杯、漏斗外，過(guò)濾操作還用到另一玻璃儀器玻璃棒，該儀器在此操作中的主要作用是攪拌、引流．
（3）制備CaCO₃時(shí)，應(yīng)向CaCl₂溶液中先通入（或先加入）NH₃•H₂O（填化學(xué)式），寫(xiě)出此過(guò)程的化學(xué)方程式CaCl₂+CO₂+2NH₃•H₂O=CaCO₃↓+2NH₄Cl+H₂O，若實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有氨氣逸出、應(yīng)選用下列b裝置回收（填代號(hào)）．

Answer 1

分析 制備CuSO₄•5H₂O及CaCO₃步驟：孔雀石主要成分Cu₂（OH）₂CO₃，其中還含少量Fe、Si的化合物．鐵元素以+2、+3價(jià)存在，孔雀石與硫酸反應(yīng)中，少量Fe的氧化物均與硫酸反應(yīng)，只有SiO₂不反應(yīng)，溶液A中含Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，實(shí)現(xiàn)由溶液A至溶液B轉(zhuǎn)化，目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，試劑①應(yīng)為氧化劑，且不能引入新的雜質(zhì)，則溶液B中含Cu²⁺、Fe³⁺，加CuO促進(jìn)鐵離子水解轉(zhuǎn)化為沉淀，所以溶液C中主要為硫酸銅，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到CuSO₄•5H₂O；制備CaCO₃時(shí)，先通入氨氣，增大二氧化碳的溶解，生成碳酸銨與氯化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣、氯化銨，則過(guò)濾可得到CaCO₃，以此來(lái)解答．
（1）為使Fe²⁺、Fe³⁺一起沉淀，選擇合適的氧化劑將Fe²⁺氧化而又不引入新雜質(zhì)；檢驗(yàn)Fe³⁺，選擇特征試劑KSCN；
（2）從溶液中要析出晶體，采用冷卻結(jié)晶法；過(guò)濾時(shí)要用到玻璃棒引流；
（3）CaCl₂溶液不能與CO₂反應(yīng)，加入堿能反應(yīng)，但又不能引入雜質(zhì)，應(yīng)通入NH₃（或先加入NH₃•H₂O）；氨氣極易溶于水，要注意防倒吸，a裝置廣口瓶?jī)?nèi)的進(jìn)氣管長(zhǎng)，容易倒吸，c裝置中的倒置漏斗、d中的多空球泡不可以防倒吸；

解答 解：制備CuSO₄•5H₂O及CaCO₃步驟：孔雀石主要成分Cu₂（OH）₂CO₃，其中還含少量Fe、Si的化合物．鐵元素以+2、+3價(jià)存在，孔雀石與硫酸反應(yīng)中，少量Fe的氧化物均與硫酸反應(yīng)，只有SiO₂不反應(yīng)，溶液A中含Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，實(shí)現(xiàn)由溶液A至溶液B轉(zhuǎn)化，目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，試劑①應(yīng)為氧化劑，且不能引入新的雜質(zhì)，則溶液B中含Cu²⁺、Fe³⁺，加CuO促進(jìn)鐵離子水解轉(zhuǎn)化為沉淀，所以溶液C中主要為硫酸銅，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到CuSO₄•5H₂O；制備CaCO₃時(shí)，先通入氨氣，增大二氧化碳的溶解，生成碳酸銨與氯化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣、氯化銨，反應(yīng)為：CaCl₂+CO₂+2NH₃•H₂O=CaCO₃↓+2NH₄Cl+H₂O，則過(guò)濾可得到CaCO₃．
（1）本實(shí)驗(yàn)要除去Fe²⁺、Fe³⁺等離子，先加入合適的氧化劑時(shí)不能引入新的雜質(zhì)，可加入H₂O₂，發(fā)生的反應(yīng)為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，因Fe³⁺遇KSCN溶液變?yōu)檠�紅色，則可用KSCN檢驗(yàn)Fe³⁺；
故答案為：c；2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；d；
（2）從溶液中要析出晶體，采用冷卻結(jié)晶法，然后進(jìn)行過(guò)濾等操作，過(guò)濾用到的儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗、濾紙等儀器，其中玻璃棒在過(guò)濾時(shí)起到引流的作用，在蒸發(fā)時(shí)起到攪拌的作用，
故答案為：加熱蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶；玻璃棒；攪拌、引流；
（3）CaCl₂溶液不能與CO₂反應(yīng)，加入堿能反應(yīng)，但又不能引入雜質(zhì)，應(yīng)通入NH₃，發(fā)生反應(yīng)為：CaCl₂+CO₂+2NH₃•H₂O=CaCO₃↓+2NH₄Cl+H₂O，實(shí)驗(yàn)室收集氨氣時(shí)要注意防止倒吸，因?yàn)榘睔鈽O易溶于水，吸收時(shí)導(dǎo)管不能插入到液面以下，可用倒置的漏斗，
故答案為：NH₃•H₂O；CaCl₂+CO₂+2NH₃•H₂O=CaCO₃↓+2NH₄Cl+H₂O；b；

點(diǎn)評(píng) 本題通過(guò)制備CuSO₄•5H₂O及CaCO₃實(shí)驗(yàn)考查常見(jiàn)金屬的單質(zhì)及其化合物的應(yīng)用，考查物質(zhì)的制取和提純等實(shí)驗(yàn)操作，注意蒸發(fā)、過(guò)濾、滴定操作的注意事項(xiàng)，題目難度中等．