Question

孔雀石的主要成分为Cu₂（OH）₂CO₃，还含少量Fe、Si的化合物．实验室以孔雀石为原料制备CuSO₄?5H₂O的步骤如下：

为解决有关问题，兴趣小组同学查得有关物质沉淀的pH数据如下：

物质	pH （开始沉淀）	pH④ （完全沉淀）
Fe（OH）3	1.9	3.2
Fe（OH）2	7.0	9.0
Cu（OH）2	4.7	6.7

（1）“除杂”时先通入足量H₂O₂将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，再加入CuO固体．其中加入CuO作用是

 

，需调节溶液pH的范围为

 

．
（2）操作X包括

 

、过滤和洗涤等．在进行该操作时，需要将溶液B再适当酸化目的是：

 

．
（3）为准确测定溶液A中含有Fe²⁺的物质的量浓度，实验如下：
①取出25.00mL溶液A，配制成250mL 溶液．
②滴定：准确量取25.00ml所配溶液于锥形瓶中，将0.20mol/LKMnO₄溶液装入

 

（填仪器名称），记录数据．重复滴定3次．平均消耗KMnO₄溶液V mL．（注：反应式：5Fe²⁺+MnO₄^-+10H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+5H₂O）
该滴定的滴定终点判断依据是：

 

．
③计算溶液A中c（Fe²⁺）=

 

mol/L （只列出算式，不做运算）．

Answer 1

考点：难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质,铜金属及其重要化合物的主要性质,探究物质的组成或测量物质的含量

专题：电离平衡与溶液的pH专题

分析：孔雀石的主要成分为Cu₂（OH）₂CO₃，还含少量Fe、Si的化合物，加入稀盐酸反应后生成二氧化碳气体，得到溶液氯化铜溶、氯化亚铁液A，过滤得到二氧化硅固体，“除杂”时先通入足量Cl₂将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，再加入CuO固体调节溶液pH沉淀铁离子过滤得到滤液为氯化铜溶液，通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到氯化铜晶体；
（1）分析图表数据，加入氧化铜调节溶液PH保证铁离子全部沉淀，铜离子不沉淀；
（2）溶液中得到溶质的方法是蒸发浓缩冷却结晶、过滤洗涤；
（3）②酸性高锰酸钾具有很强的氧化性，能够腐蚀橡皮管，应盛放在酸式滴定管中；酸性高锰酸钾溶液显紫红色，滴定终点，高锰酸钾不再褪色；
③据离子方程式5Fe²⁺+MnO₄^-+10H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+5H₂O和消耗高锰酸钾的量计算c（Fe²⁺）．

解答： 解：（1）分析图表数据，加入氧化铜调节溶液PH，使溶液的pH升高，促进Fe³⁺水解生成Fe（OH）₃沉淀，铜离子不沉淀，需要控制的溶液PH=3.2～4.7．
故答案为：与溶液中H⁺反应，使溶液的pH升高，促进Fe³⁺水解生成Fe（OH）₃沉淀；3.2～4.7；
（2）操作X是溶液中得到溶质的方法是蒸发浓缩冷却结晶、过滤洗涤，适当酸化目的是抑制铜离子水解，故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶；抑制Cu²⁺的水解；
（3）②酸性高锰酸钾具有很强的氧化性，能够腐蚀橡皮管，应盛放在酸式滴定管中；酸性高锰酸钾溶液显紫红色，滴定终点，高锰酸钾不再褪色，故答案为：酸式滴定管；当滴入最后一滴KMnO₄溶液，锥形瓶中溶液恰好变为紫红色且半分钟不变色；
③氧化25.00mL稀释好的溶液，反应消耗的高锰酸钾物质的量为：0.20mol/L×V×10^-3L，据离子方程式5Fe²⁺+MnO₄^-+10H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+5H₂O可知，反应掉亚铁离子物质的量为5×0.20×V×10^-3mol，则原25.00mL溶液中含亚铁离子物质的量为

250

25.00

×5×0.20×V×10^-3mol，其物质的量浓度为

0.20×V×10-3×5× 250 25.00

25×10-3

mol/L，
故答案为：

0.20×V×10-3×5× 250 25.00

25×10-3

．

点评：本题考查学生对实验原理与实验操作的理解、物质分离提纯、元素化合物性质、氧化还原反应滴定、化学计算等，难度中等，清楚实验原理是解题的关键，需要学生具备扎实的基础知识与综合运用知识分析问题、解决问题的能力．