Question

17．氧化銅礦石含有CuO、Cu₂（OH）₂CO₃和Fe₂O₃，還含有一些不溶于水、不溶于酸的其他雜質．銅、鐵是畜禽所必需的微量元素，某飼料廠聯(lián)合生產硫酸銅晶體和硫酸亞鐵晶體的主要工藝流程如下．

【資料】Cu²⁺、Fe³⁺以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表：

沉淀物	Fe（OH）3	Cu（OH）2
開始沉淀的pH	1.5	4.2
沉淀完全的pH	3.7	6.7

請回答問題：
（1）氧化銅礦石粉碎的目的是增大接觸面積，加快反應的速率．
（2）寫出“酸浸”中發(fā)生反應的化學方程式Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄+3H₂O+CO₂↑（任寫一個）．
（3）上述工藝流程中多處涉及“過濾”，實驗室中過濾操作需要使用的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒和漏斗．
（4）如圖為“硫酸亞鐵干燥曲線圖”，據此可確定由FeSO₄•7H₂O脫水得到流程中所示產品的適宜工藝條件為125℃（±5）、4.0h（分別指出溫度和時間）．
（5）在“調節(jié)pH/過濾”中，加入CaCO₃調節(jié)溶液的pH，請說出溶液適宜的pH范圍是多少并說明理由〔3.7～4.2），使Fe（OH）₃形成沉淀，而氫氧化銅不形成沉淀而分離．

Answer 1

分析 （1）根據反應物的接觸面積與反應速率成正比進行分析；
（2）根據堿式碳酸銅和稀硫酸反應會生成硫酸銅、水和二氧化碳進行分析；
（3）根據過濾需要的儀器和各儀器的作用選取儀器；
（4）根據表2、圖1產物與溫度、時間的關系進行分析；
（5）根據氫氧化銅和氫氧化亞鐵沉淀的pH值進行分析．

解答 解：（1）反應物的接觸面積與反應速率成正比，將氧化銅礦石粉碎，增大了反應物的接觸面積，加快了反應速率，氧化銅礦石粉碎的目的是：增大反應物的接觸面積，加快化學反應速率；
（2）堿式碳酸銅和稀硫酸反應生成硫酸銅、水和二氧化碳，化學方程式為：Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄+3H₂O+CO₂↑；
（3）實驗室中過濾操作需要使用的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒和漏斗；
（4）由表中的數據可知，由FeSO₄•7H₂O脫水得到流程中所示產品的適宜工藝條件為125℃（±5）、4.0h；
（5）通過分析氫氧化銅和氫氧化亞鐵沉淀的pH值可知，溶液適宜的pH范圍是：〔3.7～4.2），理由是：使Fe（OH） ₃ 形成沉淀，而硫酸銅不形成沉淀而分離．
故答案為：（1）增大接觸面積，加快反應的速率； 
（2）Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄+3H₂O+CO₂↑；                      
（3）漏斗；
（4）125℃（±5）、4.0h；
（5）〔3.7～4.2），使Fe（OH） ₃  形成沉淀，而硫酸銅不形成沉淀而分離．

點評 本題考查了制備實驗方案設計，涉及知識點較多，明確物質的性質是解本題關鍵，難點是（5）中溫度和時間的選取，明確圖表的含義即可得出正確結論，同時考查學生分析問題和解決問題的能力，難度中等．