Question

6．孔雀石主要含Cu₂（OH）₂CO₃，还含少量铁的化合物和硅的化合物．以孔雀石为原料可制备CuCl₂•3H₂O及纯碱，流程如图所示．

已知：溶液A只含Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺三种金属离子，且三种离子沉淀时的pH如表所示．回答下列问题．

金属离子		Fe3+	Fe2+	Cu2+
pH	氢氧化物开始沉淀	1.9	7.0	4.7
	氢氧化物安全沉淀	3.2	9.0	6.7

（1）E、H的化学式依次为CO₂、NH₄Cl．
（2）图中“试剂1”若为H₂O₂，它在流程中的具体作用为Fe²⁺开始沉淀时的pH为7.0，此时Cu²⁺已完全沉淀．所以欲除去Cu²⁺中混有的Fe²⁺，利用双氧水（也可用氯气）先将其氧化为Fe³⁺．
（3）加入CuO的作用是调节溶液pH，则pH的范围为3.2≤pH＜4.7．
（4）由溶液C获得CuCl₂•3H₂O，需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等操作，洗涤CuCl₂•3H₂O晶体需要的主要玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗．

Answer 1

分析 向孔雀石中加入足量稀盐酸，发生的反应有Cu₂（OH）₂CO₃+4HCl=2CuCl₂+3H₂O+CO₂↑，溶液A只含Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺三种金属离子，铁的氧化物溶于稀盐酸生成铁盐、亚铁盐和水，然后过滤得到的滤渣中含有Si的氧化物，溶液A中含有含有铁盐和亚铁盐及CuCl₂，气体E为CO₂，将气体CO₂、气体F和饱和食盐水混合得到氮肥H和物质G，根据元素守恒知F为NH₃，氮肥H为NH₄Cl，加热G得到纯碱，则G为NaHCO₃；向溶液A中加入试剂1得到溶液B，向溶液B中加入CuO并过滤得到滤液C和沉淀D，从溶液C中能得到CuCl₂.3H₂O，则沉淀D应该含有铁元素，CuO的目的是调节溶液的pH，使Fe ³⁺转化为Fe（OH）₃沉淀，根据元素守恒知，B中含有Fe³⁺、Cu²⁺，则试剂1的目的是将Fe²⁺转化为Fe³⁺且不能引进杂质，应该选取双氧水或氯水；
（1）根据以上分析E、H的化学式依次为CO₂、NH₄Cl；
（2）图中“试剂1”若为H₂O₂，能将Fe²⁺转化为Fe³⁺且不能引进杂质，以便在Cu（OH）₂沉淀之前，通过调节溶液pH使Fe（OH）₃沉淀完全；
（3）加入CuO作用是调节溶液pH，使Fe³⁺转化为沉淀予以分离，且不能沉淀氢氧化铜沉淀；
（4）从溶液中获取晶体，应该采用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥的方法得到较纯净的晶体，洗涤CuCl₂•3H₂O晶体需要的主要玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗．

解答 解：（1）向孔雀石中加入足量稀盐酸，发生的反应有Cu₂（OH）₂CO₃+4HCl=2CuCl₂+3H₂O+CO₂↑，E为气体为CO₂，将气体CO₂、气体F和饱和食盐水混合得到氮肥H和物质G，根据元素守恒知F为NH₃，氮肥H为NH₄Cl，
故答案为：CO₂；NH₄Cl；
（2）Fe²⁺开始沉淀时的pH为7.0，此时Cu²⁺已完全沉淀．所以欲除去Cu²⁺中混有的Fe²⁺，利用双氧水（也可用氯气）先将其氧化为Fe³⁺，图中“试剂1”选用H₂O₂，H₂O₂具有氧化性，在该反应中作氧化剂，亚铁离子具有还原性，发生H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂0，H₂O₂与Fe²⁺反应生成的H₂0为溶剂无污染，不会引入新的杂质离子，
故答案为：Fe²⁺开始沉淀时的pH为7.0，此时Cu²⁺已完全沉淀．所以欲除去Cu²⁺中混有的Fe²⁺，利用双氧水（也可用氯气）先将其氧化为Fe³⁺． 
 （3）氢氧化物完全沉淀：Fe³⁺pH为3.2，氢氧化物开始沉淀Cu²⁺pH为4.7，加入CuO作用是调节溶液pH，使Fe³⁺转化为沉淀予以分离，且不能沉淀氢氧化铜沉淀，所以pH取值范围为3.2≤pH＜4.7，
故答案为：3.2≤pH＜4.7；
（4）为防止结晶水失水，结晶水合物通常采用降温结晶，由溶液C获得CuCl₂•3H₂O，从溶液中获取晶体，应该采用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥的方法得到较纯净的晶体，晶体的洗涤方法：向漏斗中加水至浸没晶体，待水自然流干后，再重复2-3次，洗涤CuCl₂•3H₂O晶体需要的主要玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗，
故答案为：冷却结晶；玻璃棒、漏斗．

点评 本题考查物质制备及物质分离和提纯，为高考高频点，侧重考查学生分析、计算及实验操作能力，关键是明确实验原理及基本操作方法，知道流程图中发生的反应及操作方法是解答的关键，题目难度中等．