【題目】孔雀石主要成分是Cu2(OH)2CO3,還含少量FeCO3及Si的化合物,實(shí)驗(yàn)室以孔雀石為原料制備硫酸銅晶體的步驟如下:

(1)步驟I中涉及的主要反應(yīng)用離子方程式表示為__________.

(2)步驟Ⅱ中試劑①是_______(填代號(hào)).

A.KMnO4 B.H2O2 C.Fe粉 D.KSCN

(3)步驟Ⅲ加入CuO 的目的是_________

(4)步驟Ⅳ獲得硫酸銅晶體,需要經(jīng)過_____________冷卻結(jié)晶、過濾等操作.

(5)測(cè)定硫酸銅晶體(CuSO4·xH2O)中結(jié)晶水的x值:稱取2.41g硫酸銅晶體,在坩堝中加熱至質(zhì)量不再改變時(shí),稱量粉末的質(zhì)量為1.6g.則計(jì)算得x=______(計(jì)算結(jié)果精確到0.1)

【答案】Cu2(OH)2CO3+4H+=2Cu2++CO2↑+3H2O b 消耗酸使溶液pH升高(或調(diào)節(jié)溶液pH),便于Fe3+(水解)形成沉淀除去 加熱濃縮(或蒸發(fā)濃縮) 4.5

【解析】

孔雀石的主要成分為Cu2(OH)2CO3,還含少量FeCO3、Si的化合物,加入稀硫酸反應(yīng)后生成二氧化碳?xì)怏w,過濾得到二氧化硅固體,得到濾液1為硫酸銅、硫酸亞鐵溶液,“除雜”時(shí)先通入足量過氧化氫將Fe2+氧化成Fe3+,得到溶液2為硫酸銅、硫酸鐵溶液,再加入CuO固體調(diào)節(jié)溶液pH,沉淀鐵離子生成氫氧化鐵沉淀;過濾得到濾液為硫酸銅溶液,濾液3為硫酸銅溶液,通過蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,過濾洗滌得到硫酸銅晶體。

(1)驟I中涉及的反應(yīng)有稀硫酸與Cu2(OH)2CO3與FeCO3反應(yīng),主要反應(yīng)為稀硫酸與Cu2(OH)2CO3反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化碳和水,反應(yīng)的離子方程式為Cu2(OH)2CO3+4H+=2Cu2+

+CO2↑+3H2O,故答案為:Cu2(OH)2CO3+4H+=2Cu2++CO2↑+3H2O;

(2)加入試劑①的目的是氧化亞鐵離子為鐵離子,便于沉淀除去,所加試劑能和亞鐵離子反應(yīng)且不能引入新的雜質(zhì),a.KMnO4溶液加入后,能氧化亞鐵離子,但會(huì)引入鉀離子、錳離子,故a不符合;    b.加入H2O2會(huì)氧化亞鐵離子為鐵離子,過氧化氫被還原為水,不引入雜質(zhì),故b符合;c.Fe粉不能氧化亞鐵離子,故c不符合; d.加入KSCN溶液結(jié)合鐵離子形成絡(luò)合物,不能氧化亞鐵離子,亞鐵離子的存在會(huì)干擾硫酸銅晶體的析出,故d不符合,故選b,故答案為:b;

(3)步驟Ⅲ加入CuO 的目的是消耗Fe3+水解生成的H+離子,使鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀而除去,故答案為:消耗酸使溶液pH升高(或調(diào)節(jié)溶液pH),便于Fe3+(水解)形成沉淀除去;

(4)操作Ⅳ得到溶液中溶質(zhì)的方法是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌,故答案為:蒸發(fā)濃縮;

(5)稱取2.41g硫酸銅晶體,加熱至質(zhì)量不再改變時(shí),稱量粉末的質(zhì)量為1.6g為硫酸銅質(zhì)量,n(CuSO4)物質(zhì)的量= 1.6g/160g/mol=0.01mol,受熱質(zhì)量減少2.41g-1.6g=0.81g,水的物質(zhì)的量=0.81g/18g/mol=0.045mol,則1:x=0.01mol: 0.045mol,x=4.5,故答案為:4.5。

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A. 實(shí)驗(yàn)開始時(shí),先點(diǎn)燃A裝置處的酒精燈,后點(diǎn)燃F裝置處的酒精燈

B. B 裝置中的現(xiàn)象為藍(lán)色粉末變白,說明分解產(chǎn)物中有水生成

C. G裝置中澄清石灰水變渾濁,說明分解產(chǎn)物中有CO生成

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②上述反應(yīng)離子方程式為____________,其平均反應(yīng)速率v(NO)=_____mol·L-1·min-1。

③還原過程中可生成中間產(chǎn)物NO,寫出三種促進(jìn)NO水解的方法:______________。

(2)電化學(xué)降解NO的原理如圖所示。

①電源正極為________(填“A”或“B”),陰極反應(yīng)式為_______________。

②若電解過程中轉(zhuǎn)移了2 mol電子,則質(zhì)子交換膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差(Δm-Δm)為________g。

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C. 2X2+Y22X2Y D. X2+3Y22XY3

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(3)能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是_______

A.υ(A)=2υ(B) B.容器內(nèi)氣體密度不變

C.v逆(A)=υ正(C) D.各組分的物質(zhì)的量相等

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(4)由圖求得平衡時(shí)A的轉(zhuǎn)化率為_______。

(5)為了研究硫酸銅的量對(duì)氫氣生成速率的影響,某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下一系列的實(shí)驗(yàn):將表中所給的混合溶液分別加入到6個(gè)盛有過量Zn粒的容器中,收集產(chǎn)生的氣體,記錄獲得相同體積的氣體所需時(shí)間。

實(shí)驗(yàn)

混合溶液

A

B

C

D

E

F

4 mol/L H2SO4(mL)

30

V1

V2

V3

V4

V5

飽和CuSO4溶液(mL)

0

0.5

2.5

5

V6

20

H2O(mL)

V7

V8

V9

V10

10

0

①請(qǐng)完成此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),其中:V1=_______,V6=_______

②該同學(xué)最后得出的結(jié)論為:當(dāng)加入少量CuSO4溶液時(shí),生成氫氣的速率會(huì)大大提高,但當(dāng)加入的CuSO4溶液超過一定量時(shí),生成氫氣的速率反而會(huì)下降。請(qǐng)分析氫氣生成速率下降的主要原因_______。

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