Question

已知堿式碳酸銅[Cu₂（OH）₂CO₃]受熱易分解、能與酸反應．孔雀石主要含Cu₂（OH）₂CO₃，還含少量Fe、Si的化合物．某學校化學研究小組以孔雀石為原料制備CuSO₄?5H₂O的流程如下：

請回答下列問題：
（1）流程中，X的化學式是______；由溶液B獲得CuSO₄?5H₂O，需要經過加熱蒸發、______、過濾等操作．
（2）若通過置換反應由溶液B制備金屬銅，反應的化學方程式是______．
若選用下列物質與氧化銅反應制備銅，寫出反應的化學方程式：
①選用非金屬單質______：
②選用氧化物______．
（3）工業上用焦炭在高溫電爐中還原SiO：可得到含有少量雜質的Si和CO，反應的化學方程式是
______，該反應類型為______．

Answer 1

解：（1）①孔雀石的主要成分是Cu₂（OH）₂CO₃，其主要雜質為Fe、Si等，是以鐵鹽或者鐵的氧化物形式存在，而S是以二氧化硅的形式存在，二氧化硅不溶解于酸．所以用稀硫酸浸取孔雀石粉，其中銅、鐵以硫酸鹽的形式進入溶液，SiO₂作為不溶物而分離出來．故X的化學式為：H₂SO₄；
②溶液中殘留的少量Fe³⁺及其它可溶性雜質則可利用CuSO₄?5H₂O的溶解度隨溫度升高而增大的性質，通過重結晶的方法除去．重結晶后，雜質留在母液中，從而達到純化CuSO₄?5H₂O的目的．故答案為：冷卻結晶或結晶．
（2）在金屬活動順序中，金屬的位置越靠前它的活動性就越強；排在氫前面的金屬能與酸反應放出氫氣，而且位置在前的金屬可以把位于其后的金屬從他們的鹽溶液中置換出來．故答案為：Zn+CuSO₄═ZnSO₄+Cu（其他合理答案也可）．
利用非金屬單質碳或氫氣及一氧化碳與氧化銅反應制銅，利用的是它們的還原性質，在這一反應中，氧化銅中的氧被奪去，銅被還原出來，所以答案為：
①2CuO+C2Cu+CO₂↑或CuO+H₂Cu+H₂O
②CuO+COCu+CO₂
（3）SiO₂與C在高溫下的反應原理和氧化銅與碳的反應原理相同，是還原反應．因為SiO₂是氧化物，但同時它又是化合物的一種，所以他們之間的反應又是置換反應．故答案為：SiO₂+2CSi+2CO↑，置換反應．
分析：本題屬于一道綜合性的解答題，包括的知識點比較多，由孔雀石制備五水硫酸銅的原理不難知道X為稀硫酸，因為需要利用重結晶技術對制備的五水硫酸銅進行提純，所以離不開冷卻結晶．根據金屬活性順序及氧化-還原反應和置換反應原理不難解決金屬銅的制備和還原氧化硅的問題．
點評：本題屬于一道制備物質的綜合性解答題，解此類問題關鍵要抓住主要知識點．比如本題，一要清楚由孔雀石制備五水硫酸銅的原理和過程，二要牢牢掌握金屬活性順序，此外還要明白還原反應和置換反應的原理．總之，同學們在學習中要善于綜合運用所學知識，理清知識之間的聯系和區別．