Question

堿式碳酸銅是一種用途廣泛的化工原料。工業(yè)上可用酸性刻蝕廢液（主要含有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、H ⁺、Cl^-）制備，其制備過程如下：

Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺生成沉淀的pH如下：

物 質(zhì)	Cu(OH)2	Fe (OH)2	Fe (OH)3
開始沉淀pH	4.2	5.8	1.2
完全沉淀pH	6.7	8.3	3.2

 
（1）濾渣的主要成分是              （寫化學(xué)式）。
（2）調(diào)節(jié)反應(yīng)A后溶液的pH范圍應(yīng)為        。選擇的試劑最合適的是     （填序號(hào)）。
a．氨水        b．稀硫酸         c．氫氧化鈉         d．碳酸銅
（3）反應(yīng)B的溫度如過高，則所得藍(lán)綠色產(chǎn)品中可能會(huì)出現(xiàn)的雜質(zhì)是            。
（4）將Na₂CO₃溶液滴入到一定量CuCl₂溶液中得到沉淀。用相應(yīng)的離子方程式表示：
① 沉淀只有CuCO₃：                                      ；
② 沉淀只有Cu(OH)₂且放出氣泡：                                        。
（5）堿式碳酸銅的組成可表示為：aCuCO₃?bCu(OH)₂?cH₂O。要測(cè)定其組成，甲同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案中需要如下五個(gè)步驟：①稱量樣品的質(zhì)量；②高溫分解；③測(cè)出CO₂的質(zhì)量；④測(cè)出水蒸汽的質(zhì)量；⑤稱量CuO的質(zhì)量。而乙同學(xué)認(rèn)為除步驟②外，實(shí)驗(yàn)只需測(cè)定四個(gè)量中的三個(gè)即可，則合理的組合為        （填序號(hào)，寫一組即可）。

Answer 1

（15分，除注明外每空2分）
（1）Fe(OH)₃ ；  （2）3.2～4.2；  d；   （3）CuO（名稱亦可）；
（4）①Cu²⁺+CO₃^2－=CuCO₃↓；②Cu²⁺+CO₃^2－+H₂O= Cu(OH)₂↓+ CO₂↑；
（5）①③④（或①③⑤、①④⑤）（3分）

解析試題分析：（1）對(duì)比原料和目標(biāo)產(chǎn)物的成分，可以猜測(cè)該流程各個(gè)步驟的主要目的，反應(yīng)A是為了氧化亞鐵離子，調(diào)節(jié)pH是為了使鐵離子全部變?yōu)闅溲趸�鐵沉淀，過濾是為了除去鐵元素，因此濾渣的主要成分是Fe(OH)₃，反應(yīng)B是制取堿式碳酸銅，第二次過濾是為了除去可溶性鹽；（2）讀表中信息，根據(jù)流程中原料和目標(biāo)產(chǎn)物的組成，調(diào)節(jié)溶液pH時(shí)，應(yīng)使鐵離子完全沉淀，而銅離子不能開始沉淀，因此溶液pH應(yīng)介于3.2～4.2之間；若選擇氨水，會(huì)引入銨根離子等雜質(zhì)，故a選項(xiàng)錯(cuò)誤；若選擇稀硫酸，會(huì)引入硫酸根離子等雜質(zhì)，故b選項(xiàng)錯(cuò)誤；若選擇氫氧化鈉，會(huì)引入鈉離子等雜質(zhì)，故c選項(xiàng)錯(cuò)誤；若選擇碳酸銅，不僅能除去雜質(zhì)，而且引入的銅離子能增大目標(biāo)產(chǎn)物的量，故d選項(xiàng)正確；（3）若反應(yīng)B的溫度過高，產(chǎn)生的堿式碳酸銅可能分解生成黑色的氧化銅固體，使制備的目標(biāo)產(chǎn)物不純；（4）碳酸根離子與銅離子結(jié)合生成碳酸銅沉淀，即Cu²⁺+CO₃^2－=CuCO₃↓；銅離子與碳酸根離子發(fā)生雙水解反應(yīng)，生成氫氧化銅沉淀和二氧化碳?xì)怏w，即Cu²⁺+CO₃^2－+H₂O= Cu(OH)₂↓+ CO₂↑；（5）堿式碳酸銅高溫分解的原理為：aCuCO₃?bCu(OH)₂?cH₂O (a+b)CuO+(b+c)H₂O↑+aCO₂↑，由于各物質(zhì)的摩爾質(zhì)量數(shù)值上等于式量，n=m/M，該反應(yīng)中堿式碳酸銅、氧化銅、水蒸氣、二氧化碳的系數(shù)之比等于物質(zhì)的量之比，只需要進(jìn)行①③④（或①③⑤、①④⑤）實(shí)驗(yàn)，就可以計(jì)算出堿式碳酸銅的組成中a、b、c的值。
考點(diǎn)：考查物質(zhì)制備化學(xué)工藝流程，涉及濾渣組成的推斷、除雜時(shí)調(diào)節(jié)溶液pH的范圍、選擇合適的除雜試劑、解釋溫度過高可能引入雜質(zhì)的成分、離子方程式、熱分解法測(cè)定堿式碳酸銅組成的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案等。