某矿样含有大量的CuS、少量铁的氧化物及少量其他不溶于酸的杂质

问题实验题

某矿样含有大量的CuS、少量铁的氧化物及少量其他不溶于酸的杂质。某化学课外小组设计以下流程，以该矿样为原料生产CuCl₂·2H₂O晶体。

已知：在20 ℃时，氯化铜的溶解度是73 g；常温下，金属离子开始沉淀和沉淀完全时的pH见下表。

金属离子	开始形成氢氧化物沉淀的pH	完全形成氢氧化物沉淀的pH
Fe²^＋	7.0	9.0
Fe³^＋	1.9	3.2
Cu²^＋	4.7	6.7

回答下列问题：

（1）步骤①的焙烧过程中需要通入氧气。在实验室中使用中学化学常见物质，用如图所示装置制取氧气，试写出你熟悉的、符合上述条件的两个化学方程式：______________________、________________________；

（2）在焙烧过程中还有废气产生，其中一种是主要的大气污染物。若在实验室中用碱液吸收处理，下列A、B、C装置中可行的是________（填字母）；若选用甲装置，则烧杯中的下层液体可以是________。

（3）步骤②酸浸过程中，需要用到3 mol·L^－1的盐酸100 mL，配制该盐酸时。除了用到烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还需要用到的仪器有________________。

（4）步骤④加入物质X的目的是______________________________________，物质X可以选用下列物质中的________。

A．氧化铜 B．稀盐酸

C．氨水 D．氧化亚铁

（5）在整个生产流程中，共需要进行________次过滤操作。

答案

（1）2H₂O₂2H₂O＋O₂↑　2Na₂O₂＋2H₂O=4NaOH＋O₂↑

（2）AB　四氯化碳

（3）100 mL容量瓶、量筒

（4）调控溶液的pH，使Fe³^＋以Fe（OH）₃沉淀的形式析出 A

（5）3

（1）结合装置可知该实验制取氧气的原理是固、液不加热制得氧气。因此可选用Na₂O₂与水反应或H₂O₂在MnO₂催化作用下分解制取氧气。（2）焙烧过程中产生的大气污染物是SO₂，用碱液吸收时要防止倒吸，故A、B、C装置中只能选用A、B装置；若选用甲装置，下层液体必是密度比水大的液态有机物（这样可防止倒吸），因此其下层液体可选用四氯化碳。（3）配制100 mL 3 mol·L^－1的盐酸时用到的仪器有100 mL的容量瓶、量筒（量取浓盐酸）以及烧杯、玻璃棒、胶头滴管等。（4）依据实验目的和流程图可知在步骤④中加入X的目的是调节溶液的pH，使Fe³^＋以Fe（OH）₃沉淀的形式析出；遵循除杂不引入新杂质的原则，结合选项可知加入的X最好为CuO。（5）在整个流程中，共用到3次过滤操作，即：除流程中给出的两次外，还有获得产品时要过滤一次。