Question

【題目】堿式碳酸銅[Cu2(OH)2CO3]是一種用途廣泛的化工原料，實驗室以純銅屑為原料制取的流程如下:

(1)“溶解”步驟反應(yīng)的離子方程式為_______．溫度宜控制在50℃左右，若高于50℃，溶液中O2溶解量減少、Cu的轉(zhuǎn)化率降低，若低于50℃ ，_____

(2)“反應(yīng)”步驟生成Cu2(OH)2CO3的化學(xué)方程式為_________。反應(yīng)后溶液中銅元素殘留量受pH和反應(yīng)時間的影響如圖所示:

判斷反應(yīng)的最佳條件: pH為___、反應(yīng)時間為____h。

(3)檢驗Cu2(OH)2CO3洗滌是否完全的方法是____________________

(4) Cu2(OH)2CO3也可以表示為CuCO3·Cu(OH)2。 查閱文獻(xiàn)，上述反應(yīng)條件下還可能生成少量CuCO3·Cu(OH)2。為測定產(chǎn)品的純度[產(chǎn)品中Cu2(OH)2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)]，取10.97g干燥樣品，400℃左右加熱，測得固體質(zhì)量隨時間變化關(guān)系如圖所示。

已知: 8.00g固體為黑色純凈物。

有關(guān)物質(zhì)的摩爾質(zhì)量如表：

物質(zhì)	CuCO3·Cu(OH)2	CuCO3·2Cu(OH)2	CuO
摩爾質(zhì)量/g·mol-1	222	320	80

請計算產(chǎn)品的純度(寫出計算過程，結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。______

Answer 1

【答案】2Cu+O2+4H+2Cu2+ +2H2O 反應(yīng)(或溶解)速率慢 2CuSO4+2Na2CO3+H2O = Cu2(OH)2CO3↓+2Na2SO4+CO2↑ 8.5 2 取最后一次洗滌的濾液少許于試管中，滴加鹽酸酸化的BaCl2溶液[或先加稀鹽酸再加BaCl2或Ba(NO3)2溶液]，若出現(xiàn)渾濁，則說明Cu2(OH)2CO3未洗滌干凈，反之則反 設(shè)CuCO3·Cu(OH)2的物質(zhì)的量為x，雜質(zhì)CuCO3·2Cu(OH)2的物質(zhì)的量為y，

依據(jù)原樣品的質(zhì)量10.97g，下列等式222 g·mol-1x+320 g·mol-1 y=10.97g①由圖像分析出樣品最終分解得到CuO8g，，根據(jù)銅元素守恒2x+3y=0.1mol②，聯(lián)合解等式①②可得：x=0.035mol，y=0.01mol；故，

【解析】

純銅屑中加入稀硫酸再通入氧氣，反應(yīng)生成了硫酸銅和水，在上述溶液中加入Na2CO3后，通過調(diào)節(jié)pH值可以讓銅離子析出沉淀堿式碳酸銅，同時放出CO2氣體，最后經(jīng)過洗滌，干燥即可得到純凈的堿式碳酸銅，據(jù)此進(jìn)行解題。

(1)據(jù)分析可知：“溶解”步驟發(fā)生的反應(yīng)為2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O，故其離子方程式為2Cu+O2+4H+2Cu2++2H2O，溫度宜控制在50℃左右，若高于50℃，溶液中O2溶解量減少、Cu的轉(zhuǎn)化率降低，若低于50℃，溫度太低，當(dāng)然是反應(yīng)速率減慢，影響實驗的效率，故答案為：2Cu+O2+4H+2Cu2++2H2O；反應(yīng)（或溶解）速率慢；

(2)根據(jù)流程圖中可知：“反應(yīng)”步驟是由CuSO4溶液和Na2CO3反應(yīng)生成Cu2(OH)2CO3同時放出CO2，故化學(xué)方程式為2CuSO4+2Na2CO3+H2O = Cu2(OH)2CO3↓+2Na2SO4+CO2↑，據(jù)左圖可知pH等于8.5時銅的殘留量最小，說明銅離子沉淀得最完全，據(jù)右圖可知，當(dāng)時間進(jìn)行到2小時左右時，銅得殘留量達(dá)到最低，再往后雖然略有下降，但很不明顯，且浪費時間，故答案為：2CuSO4+2Na2CO3+H2O = Cu2(OH)2CO3↓+2Na2SO4+CO2↑；8.5；2；

(3)檢驗Cu2(OH)2CO3洗滌主要除去表面得雜質(zhì)Na2SO4等，但是堿式硫酸銅也會極少數(shù)溶解，故要想檢驗是否完全洗滌干凈，需檢驗最后一次洗滌液中是否有，由于有 的影響，故最后得檢驗方法為取最后一次洗滌的濾液少許于試管中，滴加鹽酸酸化的BaCl2溶液[或先加稀鹽酸再加BaCl2或Ba(NO3)2溶液]，若出現(xiàn)渾濁，則說明Cu2(OH)2CO3未洗滌干凈，反之則反；

(4) 設(shè)CuCO3·Cu(OH)2的物質(zhì)的量為x，雜質(zhì)CuCO3·2Cu(OH)2的物質(zhì)的量為y，

依據(jù)原樣品的質(zhì)量10.97g，下列等式222 g·mol-1x+320 g·mol-1y=10.97g①由圖像分析出樣品最終分解得到CuO8g，，根據(jù)銅元素守恒2x+3y=0.1mol②，聯(lián)合解等式①②可得：x=0.035mol，y=0.01mol；故， ，故答案為：設(shè)CuCO3·Cu(OH)2的物質(zhì)的量為x，雜質(zhì)CuCO3·2Cu(OH)2的物質(zhì)的量為y，

依據(jù)原樣品的質(zhì)量10.97g，下列等式222 g·mol-1x+320 g·mol-1y=10.97g①由圖像分析出樣品最終分解得到CuO8g，，根據(jù)銅元素守恒2x+3y=0.1mol②，聯(lián)合解等式①②可得：x=0.035mol，y=0.01mol；故，