Question

硅孔雀石是一種含銅形態(tài)為CuCO₃?Cu（OH）₂，和CuSiO₃?2H₂O的礦石．同時含有SiO₂、FeCO₃、Fe₂O₃等雜質．以硅孔雀石為原料制取班硫酸銅晶體的工藝流程如圖1：已知：H₂SiO₃不穩(wěn)定．請回答下列問題：
（1）流程中發(fā)生了多個化學反應．寫出其中的任意兩個離子反應方程式（要求一個必須是氧化還原反應一個必須是復分解反應）氧化還原反應

 

，復分解反應

 

．
（2）濾渣A的主要成分是氧化物，該氧化物屬于

 

晶體（填“離子”、“原子”、“分子”、“金屬”）．
（3）在濾液A中加入CuO調節(jié)溶液pH=4時．可得到濾渣B．其原因是

 

有關氫氧化物開始沉淀和完全沉淀的pH如下表：

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

（4）步驟②在加CuO調節(jié)pH時．若加入的CuO太少．濾液B中會含有較多的雜質離子．寫出檢驗濾液B中含有較多雜質離子的實驗操作方法是

 

（5）由濾液B得到硫酸銅晶體的操作方法是

 

（6）硅孔雀石處理過程中會產生CO₂氣體．長期積爪．會威脅到生態(tài)環(huán)境．工業(yè)上將產生的CO₂和H₂混合．二者在一定條件下反應生成甲醇．
已知：25℃，101KPa下：H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）△H₁=-242kJ/mol
CH₂OH（g）+

3

2

O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-676kJ/mol
寫出CO₂和H₂生成氣態(tài)甲醇和氣態(tài)水的熱化學方程式

 

．
（7）微生物燃料電池是一種利用微生物將化學能轉化成電能的裝置，如圖2為甲醇生物燃料電池的裝置示意圖（用陽離子交換膜將裝置分隔成A，B兩室）．則：工作結束后，B室溶液的pH與工作前相比將

 

（填寫“增大”、“減小”或“不變”．假設溶液體積不變）．

Answer 1

考點：銅金屬及其重要化合物的主要性質,熱化學方程式,化學電源新型電池,難溶電解質的溶解平衡及沉淀轉化的本質,物質的分離、提純的基本方法選擇與應用

專題：實驗設計題,元素及其化合物

分析：（1）依據(jù)流程分析，硅孔雀石礦粉加入稀硫酸和雙氧水浸取后過濾，碳酸銅，氫氧化銅，硅酸銅，碳酸亞鐵，氧化鐵溶解于硫酸中，二氧化硅不溶得到濾液A主要是硫酸銅，硫酸鐵溶液，濾渣A主要是二氧化硅和硅酸，其中亞鐵離子在酸性溶液中被過氧化氫氧化生成鐵離子發(fā)生氧化還原反應，氫氧化鐵、碳酸銅溶于列式的反應為復分解反應；濾液A調節(jié)溶液PH=4鐵離子全部沉淀，銅離子不沉淀過濾得到濾渣B主要是氫氧化鐵沉淀，濾液B為硫酸銅溶液，通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌得到硫酸銅晶體；
（2）分析可知濾渣A中氧化物為二氧化硅屬于原子晶體；
（3）濾液A中加入CuO調節(jié)溶液pH=4時，鐵離子全部沉淀，不引入新的雜質；
（4）加入氧化銅少，鐵離子不能全部沉淀，雜質離子主要是鐵離子，依據(jù)鐵離子的檢驗方法設計實驗檢驗；
（5）溶液中得到硫酸銅晶體的方法為蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌得到；
（6）依據(jù)熱化學方程式和蓋斯定律計算得到所需熱化學方程式；
（7）B電極反應是氧氣得到電子生成氫氧根離子在酸性溶液中生成水，氫離子通過交換膜移向正極，溶液pH不變．

解答： 解：（1）由流程可知，硅孔雀石礦粉加入稀硫酸和雙氧水浸取后過濾，碳酸銅，氫氧化銅，硅酸銅，碳酸亞鐵，氧化鐵溶解于硫酸中，二氧化硅不溶得到濾液A主要是硫酸銅，硫酸鐵溶液，濾渣A主要是二氧化硅和硅酸，其中亞鐵離子在酸性溶液中被過氧化氫氧化生成鐵離子發(fā)生氧化還原反應，氫氧化鐵、碳酸銅溶于列式的反應為復分解反應；濾液A調節(jié)溶液PH=4鐵離子全部沉淀，銅離子不沉淀過濾得到濾渣B主要是氫氧化鐵沉淀，濾液B為硫酸銅溶液，通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌得到硫酸銅晶體；
流程中發(fā)生的氧化還原反應：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；發(fā)生的復分解反應：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O 或 Cu（OH）₂+2H⁺=Cu²⁺+2H₂O 或 CuCO₃+2H⁺=Cu²⁺+2H₂O等，
故答案為：氧化還原反應：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；復分解反應：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O 或 Cu（OH）₂+2H⁺=Cu²⁺+2H₂O 或 CuCO₃+2H⁺=Cu²⁺+2H₂O等；
（2）濾渣A主要是二氧化硅和硅酸，氧化物為二氧化硅屬于原子晶體，故答案為：原子；
（3）濾液A中加入CuO調節(jié)溶液pH=4時，F(xiàn)e³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺加入CuO中和H⁺使水解平衡正向移動，F(xiàn)e³⁺水解生成沉淀而從溶液中分離出來，同時不引入新雜質；
故答案為：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺加入CuO中和H⁺使水解平衡正向移動，F(xiàn)e³⁺水解生成沉淀而從溶液中分離出來，同時不引入新雜質；
（4）步驟②在加CuO調節(jié)pH時．若加入的CuO太少．濾液B中會含有較多的雜質離子為鐵離子，取濾液B少量于試管中，滴入幾滴KSCN溶液，若溶液變紅，則證明濾液B中含較多雜質離子，故答案為：取濾液B少量于試管中，滴入幾滴KSCN溶液，若溶液變紅，則證明濾液B中含較多雜質離子；
（5）濾液B為硫酸銅溶液，通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌得到硫酸銅晶體，故答案為：加熱蒸發(fā)、冷卻結晶、過濾洗滌；
（6）①H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）△H₁=-242kJ/mol
②CH₂OH（g）+

3

2

O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-676kJ/mol
由蓋斯定律計算①×3-②得到CO₂和H₂生成氣態(tài)甲醇和氣態(tài)水的熱化學方程式為：CO₂ （g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-50kJ/mol，
故答案為：CO₂ （g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-50kJ/mol；
（7）B電極反應是氧氣得到電子生成氫氧根離子在酸性溶液中生成水，氫離子通過交換膜移向正極，溶液pH不變，故答案為：不變．

點評：本題考查了銅及其化合物性質的分析，物質提取流程的理解應用，除雜和晶體析出是解題的關鍵，題目難度中等．