Question

藍銅礦主要含xCuCO₃·yCu(OH)₂，還含有少量Fe的化合物，工業上以藍銅礦為原料制備Cu、CaCO₃和CuSO₄．5H₂O。具體方法步驟如下：

已知：

金屬離子		Fe3+	Fe2+	Cu2+
pH	氫氧化物開始沉淀	1.9	7.0	4.7
	氫氧化物完全沉淀	3.2	9.0	6.7

 
（1）藍銅礦的主要成分與焦炭高溫條件可以生成銅、二氧化碳和水，寫出該反應的化學方程式
                                                                     。
（2）從下列所給試劑中選擇：實驗步驟中試劑①為            （填代號）。
a．KMnO₄     b．K₂Cr₂O₇    c．H₂O₂      d．氯水
（3）在溶液B中加入CuO的作用是調節溶液pH，則pH的范圍為           。
（4）由溶液C獲得CuSO₄．5H₂O，需要經過加熱蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾等操作，加熱蒸發至         時停止加熱。
（5）制備CaCO₃時，應向CaCl₂溶液中先通人(或加入）試劑②，則試劑②可以是            
(填代號）；
a．氨水        b．鹽酸       c．水蒸氣      d．NaOH溶液
如果不加人試劑②，則CaCl₂溶液不能與CO₂反應生成CaCO₃，請依據難溶電解質的沉淀溶解平衡原理分析可能的原因                                                                 。
（6）為確定試劑①的用量，需測定溶液A中Fe²⁺的濃度。實驗操作為：準確量取20.00mL 溶液A于錐形瓶中，用0.01200 mol/L的酸性KMnO₄標準溶液滴定至終點，消耗KMnO₄標準溶液15.00 mL，則溶液A中Fe²⁺的濃度為                  。

Answer 1

（1）2[xCuCO₃·yCu(OH)₂] + (x+y)C ="==" 2(x+y)Cu + (3x+y)CO₂ + 2yH₂O ( 2分)
（2）c   (2分)
（3）3.2≤pH<4.7  (2分)
（4）有少量晶體析出(或者表面出現結晶薄膜) (2分)
（5） ad （2分） H₂CO₃第二步電離產生的CO₃^2-離子濃度太低，與Ca²⁺濃度的乘積小于CaCO₃的溶度積，因而不能生成CaCO₃沉淀。加入堿性物質后CO₃^2-離子濃度增大，與Ca²⁺濃度的乘積超過了CaCO₃的溶度積，因而能生成CaCO₃沉淀。（合理即可，2分)
（6） 0.04500mol/L (2分，有效數字錯誤扣1分）

試題分析：⑵雙氧水是一種綠色氧化劑，不會引進雜質，因此選C。⑶加入CuO是調節溶液的pH，目的是除去溶液中的三價鐵離子，而不能讓銅離子沉淀，因此酸堿度應控制在3.2≤pH<4.7。⑷要利用余熱將剩余的水分蒸干。⑸先要使溶液顯堿性，氯化鈣溶液中通入二氧化碳才能生成碳酸鈣沉淀。
⑹         KMnO₄～～～～～～～～～～5Fe²⁺
1mol                     5mol
0.01200 mol/L×15.00 mL         c(Fe²⁺)·20.00mL
解之得：c(Fe²⁺)＝0.04500mol/L