Question

【題目】（13分）硫酸銅晶體(CuSO4·5H2O)是銅鹽中重要的無機化工原料，廣泛應用于農業、電鍍、飼料添加劑、催化劑、石油、選礦、油漆等行業。

Ⅰ．采用孔雀石[主要成分CuCO3·Cu(OH)2]、硫酸（70%）、氨水為原料制取硫酸銅晶體。其工藝流程如下：

（1）預處理時要用破碎機將孔雀石破碎成粒子直徑<1 mm，破碎的目的是____________________。

（2）已知氨浸時發生的反應為CuCO3·Cu(OH)2+8NH3·H2O[Cu(NH3)4]2(OH)2CO3+8H2O，蒸氨時得到的固體呈黑色，請寫出蒸氨時的反應方程式：______________________。

（3）蒸氨出來的氣體有污染，需要凈化處理，下圖裝置中合適的為___________（填標號）；經吸收凈化所得的溶液用途是_______________（任寫一條）。

（4）操作2為一系列的操作，通過加熱濃縮、冷卻結晶、___________、洗滌、___________等操作得到硫酸銅晶體。

Ⅱ．采用金屬銅單質制備硫酸銅晶體

（5）教材中用金屬銅單質與濃硫酸反應制備硫酸銅，雖然生產工藝簡潔，但在實際生產過程中不采用，其原因是______________________（任寫兩條）。

（6）某興趣小組查閱資料得知：Cu+CuCl22CuCl，4CuCl+O2+2H2O2[Cu(OH)2·CuCl2]，[Cu(OH)2·CuCl2]+H2SO4CuSO4+CuCl2+2H2O。現設計如下實驗來制備硫酸銅晶體，裝置如圖：

向銅和稀硫酸的混合物中加入氯化銅溶液，利用二連球鼓入空氣，將銅溶解，當三頸燒瓶中呈乳狀渾濁液時，滴加濃硫酸。

①盛裝濃硫酸的儀器名稱為___________。

②裝置中加入CuCl2的作用是______________；最后可以利用重結晶的方法純化硫酸銅晶體的原因為______________________。

③若開始時加入a g銅粉，含b g氯化銅溶質的氯化銅溶液，最后制得c g CuSO4·5H2O，假設整個過程中雜質不參與反應且不結晶，每步反應都進行得比較完全，則原銅粉的純度為________。

Answer 1

【答案】增大反應物接觸面積，提高氨浸的效率 [Cu(NH3)4]2(OH)2CO32CuO+CO2↑+8NH3↑+H2O A 制化學肥料等 過濾 干燥 產生有毒的氣體，污染環境；原材料利用率低；濃硫酸有強腐蝕性（任寫兩條） 分液漏斗 做催化劑 氯化銅的溶解度在常溫下比硫酸銅晶體大得多，且氯化銅的溶解度隨溫度的變化程度不大（合理即可） ×100%（或%）

【解析】

（1）破碎機把孔雀石破碎成細小顆粒，增大了與氨水接觸面積，使銅與氨充分絡合，提高氨浸的效率及浸取率。

（2）由題意可知，氨浸時生成[Cu(NH3)4]2(OH)2CO3，加熱蒸氨的意思為加熱時[Cu(NH3)4]2(OH)2CO3分解生成氨氣，由[Cu(NH3)4]2(OH)2CO3的組成可知還會生成CO2、氧化銅和水，其反應方程式為[Cu(NH3)4]2(OH)2CO32CuO+CO2↑+8NH3↑+H2O。

（3）蒸氨出來的氣體有氨氣和二氧化碳，氨氣有污染，需要通入硫酸凈化處理生成硫酸銨，為了防止倒吸，合適的裝置為A；凈化后生成硫酸銨溶液，其用途是可以制備化學肥料等。

（4）由題意可知，操作2為硫酸銅溶液變成硫酸銅晶體，操作為加熱濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥。

（5）課本中直接利用銅與濃硫酸反應會產生有毒的氣體二氧化硫；這樣既污染環境又使原材料利用率低；而且濃硫酸有強腐蝕性，直接使用危險性較大。

（6）①盛裝濃硫酸的儀器為分液漏斗。②由題意可知，氯化銅雖然參與反應，但最后又生成了等量的氯化銅，根據催化劑的定義可知氯化銅在此反應過程中做催化劑。因為氯化銅的溶解度在常溫下比硫酸銅晶體大得多，在重結晶純化硫酸銅晶體時可以使二者分離，同時氯化銅的溶解度隨溫度的變化程度不大，可使氯化銅保持在母液中，在下一次制備硫酸銅晶體時繼續做催化劑使用。③由題意可知銅粉全部生成硫酸銅晶體（因氯化銅為催化劑，氯化銅中的銅最終不會生成硫酸銅晶體），硫酸銅晶體中的銅元素質量為g，則銅粉的純度為×100%或化簡為%。