Question

硅孔雀 石是一種含銅礦石，含銅形態(tài)為CuCO₃?Cu（OH）₂和CuSiO₃?2H₂O，同時含有SiO₂、FeCO₃、Fe₂O₃、Al₂O₃等雜質(zhì)．以其為原料制取硫酸銅的工藝流程如圖：

（1）完成步驟①中稀硫酸與CuSiO₃?2H₂O反應(yīng)的化學(xué)方程式：
CuSiO₃?2H₂O+H₂SO₄=CuSO₄+

 

+H₂O；雙氧水的作用是

 

．
（2）步驟②調(diào)節(jié)溶液pH，可以選用的試劑是

 

A．CuOB．Fe₂O₃ C．Al₂O₃D  Cu（OH）₂
（3）有關(guān)氫氧化物開始沉淀和完全沉淀的pH如下表：

氫氧化物	Al（OH）3	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Cu（OH）2
開始沉淀的pH	3.3	1.5	6.5	4.2
沉淀完全的pH	5.2	3.7	9.7	6.7

步驟②中，調(diào)節(jié)pH=4時，所得濾渣B的成分的化學(xué)式為

 

，濾液B中除Cu²⁺外，還含有的金屬陽離子是

 

．
（4）將濾液B通過

 

、

 

，過濾等操作可得到硫酸銅晶體．
（5）測定硫酸銅晶體結(jié)晶水的含量時，應(yīng)將 其放入

 

中灼燒．加熱失水后，若在空氣中冷卻稱量，測定結(jié)果

 

（填“偏高”、“偏低”或“不變”）．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實驗設(shè)計題

分析：（1）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，未知物應(yīng)該是硅酸，利用觀察法配平反應(yīng)方程式即可；雙氧水將亞鐵離子氧化成鐵離子的離子方程式；
（2）根據(jù)濾液A顯示酸性，加入的試劑不能引進新的雜質(zhì)進行分析；
（3）根據(jù)氫氧化物開始沉淀和完全沉淀的pH列表進行分析PH=4完全沉淀、不完全沉淀的離子；
（4）濾液得到溶質(zhì)晶體的方法是蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到硫酸銅晶體；
（5）根據(jù)測定硫酸銅晶體中結(jié)晶水含量的實驗步驟選擇使用的儀器；空氣中冷卻，稱量的固體質(zhì)量增加，測量結(jié)果偏低．

解答： 解：（1）利用質(zhì)量守恒定律，可以判斷未知物是硅酸，利用觀察法配平反應(yīng)方程式為：CuSiO₃?2H₂O+H₂SO₄═CuSO₄+H₄SiO₄+H₂O；雙氧水將亞鐵離子氧化成鐵離子的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；
故答案為：H₄SiO₄；將Fe²⁺氧化成Fe³⁺；
（2）由于濾液A顯示酸性，加入的試劑能夠中和溶液中的氫離子，還不能引進新的雜質(zhì)，所以應(yīng)該選用氧化銅，氫氧化銅，故選AD；
故答案為：AD．
（3）步驟②中，調(diào)節(jié)pH=4時，所得濾渣B的成分依據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，pH=4時，三價鐵離子完全生成了氫氧化鐵沉淀，而鋁離子完全沉淀需要的PH是5.2，所以鋁離子沒有完全沉淀，鋁離子有少量沉淀，所以渣B的成分為：Fe（OH）₃、Al（OH）₃ ，濾液B中除Cu²⁺外，還含有的金屬陽離子是Al³⁺；
故答案為：Fe（OH）₃、Al（OH）₃ ，Al³⁺；
（4）濾液B為硫酸銅溶液，通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過濾洗滌等操作可得到硫酸銅晶體；
故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；
（5）測定硫酸銅晶體中結(jié)晶水的含量，需要的儀器是酒精燈、托盤天平、三角架、泥三角、玻璃棒、干燥器、坩堝鉗、研缽、藥匙和坩堝；若是在空中冷卻后稱量，導(dǎo)致稱量的剩余固體質(zhì)量偏大，計算出結(jié)晶水的質(zhì)量偏小，結(jié)果偏低；
故答案為：坩堝；偏低．

點評：本題借助硅孔雀石為原料制取硫酸銅的工藝流程，考查了化學(xué)方程式書寫、誤差分析、化學(xué)計算等知識，可以根據(jù)所學(xué)知識完成，本題難度中等．