问题标题:
孔雀石主要成分是Cu2(OH)2CO3,还含少量FeCO3及Si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图:(1)步骤Ⅱ中试剂①是___(填代号).a.KMnO4b.H2O2c.Fe粉
问题描述:
孔雀石主要成分是Cu2(OH)2CO3,还含少量FeCO3及Si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图:
(1)步骤Ⅱ中试剂①是___(填代号).
a.KMnO4 b.H2O2 c.Fe粉 d.KSCN
(2)步骤Ⅳ获得硫酸铜晶体,需要经过___、___、过滤等操作.
(3)高铁酸钾(K2FeO4)具有高效的消毒作用,为一种新型非氯高效消毒剂,它可以通过Fe(OH)3与NaCIO和NaOH的混合液制备,写出此离子方程式:___.在碱性锌电池中,用高铁酸钾作为正极材料,电池反应为:2K2FeO4+3Zn═Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2 该电池正极发生的反应的电极反应式为:___.
(4)步骤Ⅲ加入CuO目的是调节溶液的pH.查阅有关资料得到如下数据,常温下Fe(OH)3的溶度积常数Ksp=8.0×10-38,Cu(OH)2的溶度积常数Ksp=3.0×10-20,通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol•L-1时就认为沉淀完全.设溶液2中Cu2+的浓度为3.0mol•L-1.步骤Ⅲ加入CuO目的是调节溶液的pH,根据以上数据计算应调节溶液的pH范围是___.(已知 lg5=0.7)
(5)测定硫酸铜晶体(CuSO4•xH2O)中结晶水的x值: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.则计算得x=___(计算结果精确到0.1).
马东海回答:
孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3,还含少量FeCO3、Si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)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,
a.KMnO4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;
c.Fe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;
(2)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:蒸发浓缩;冷却结晶;
(3)NaClO与Fe(OH)3在强碱性条件下反应制得K2FeO4,Fe元素的化合价升高,则Cl元素的化合价降低,由电子、电荷守恒可知离子反应为2Fe(OH)3+3C1O-+4OH-=2FeO42-+3C1-+5H2O,在碱性锌电池中,锌做负极发生氧化反应,K2FeO4在正极发生还原反应生成氧化铁,正极的电极反应式为2FeO42ˉ+6eˉ+5H2O=Fe2O3+10OHˉ,
故答案为:2Fe(OH)3+3C1O-+4OH-=2FeO42-+3C1-+5H2O;2FeO42ˉ+6eˉ+5H2O=Fe2O3+10OHˉ;
(4)Cu(OH)2的溶度积Ksp=3.0×10-20,溶液中CuSO4的浓度为3.0mol•L-1,c(Cu2+)=3.0mol•L-1;依据溶度积常数c(Cu2+)×c2(OH-)=3.0×10-20;c2(OH-)=3.0×10
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