Question

13．堿式碳酸銅是一種化工原料，化學式用mCu（OH）₂•nCuCO₃表示．實驗室以廢銅屑為原料制取堿式碳酸銅的步驟如下：
Ⅰ．用廢銅屑制硫酸銅
方案1：將濃硫酸加入盛有廢銅屑的大試管中加熱，充分反應后過濾得到硫酸銅溶液．
方案2：將廢銅屑在空氣中充分灼燒，殘留固體溶于稀硫酸．
Ⅱ．堿式碳酸銅的制備流程如下：
CuSO₄和Na₂CO₃混合液$→_{①}^{加熱到70℃}$$→_{②}^{NaOH溶液，調(diào)pH=8.5}$$→_{③}^{過濾}$$→_{④}^{洗滌，烘干}$堿式碳酸銅
請回答下列問題：
（1）制備硫酸銅的最佳方案為方案2（選填“方案1”或“方案2”），原因是方案2無染污，且節(jié)約原料．
（2）步驟①的加熱方法為水浴加熱；步驟③過濾后，濾液中有SO${\;}_{4}^{2-}$，檢驗SO${\;}_{4}^{2-}$的方法是取濾液少許，加入鹽酸無明顯現(xiàn)象，加入氯化鋇有白色沉淀生成．
（3）步驟④洗滌的目的是除去產(chǎn)品表面雜質(zhì)．
（4）測定堿式碳酸銅組成的方法主要有如下兩種：
方法1：灼燒法．取34.6g mCu（OH）₂•nCuCO₃，在硬質(zhì)試管中灼燒，將氣體產(chǎn)物依次通過足量的濃硫酸、足量的堿石灰中，完全吸收后濃硫酸增重1.8g，堿石灰增重8.8g．
方法2：還原法．取一定量mCu（OH）₂•nCuCO₃在氫氣中加強熱，測反應后殘留固體的質(zhì)量．
①利用方法1的數(shù)據(jù)推算堿式碳酸銅的化學式為Cu（OH）₂•2CuCO₃．
②配平方法2的化學方程式：
mCu（OH）₂•nCuCO₃+（m+n）H₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（m+n）Cu+nCO₂+（2m+n）H₂O．

Answer 1

分析 （1）從是否產(chǎn)生污染和原料的利用率角度分析考慮；
（2）溫度恒定受熱均勻，便于控制的角度分析；檢驗硫酸根應先加入鹽酸，無現(xiàn)象再加入氯化鋇；
（3）洗滌的目的除去表面附著的雜質(zhì)；
（4）①濃硫酸吸收水，堿石灰吸收二氧化碳，所以由題可知：n（H₂O）=$\frac{1.8g}{18g/mol}$=0.1 mol，n（CO₂）=$\frac{8.8g}{44g/mol}$=0.2 mol，所以的最簡正整為：m=1，n=2，由此分析解答；
②根據(jù)原子守恒配平，來確定各物質(zhì)前面的系數(shù)．

解答 解：（1）方案1和方案2相比較，方案1產(chǎn)生污染性氣體，且生成相同物質(zhì)的量的硫酸銅時，方案1消耗的硫酸多，
故答案為：方案2；方案2無染污，且節(jié)約原料；
（2）溫度恒定受熱均勻，便于控制的角度分析，用水浴加熱；檢驗硫酸根應先加入鹽酸，排除CO₃^2-、SO₃^2- 以及Ag⁺的干擾，再加入氯化鋇溶液有白色沉淀生成，則含有SO₄^2-，故答案為：水浴加熱；取濾液少許，加入鹽酸無明顯現(xiàn)象，加入氯化鋇有白色沉淀生成；
（3）沉淀表面附有可溶性的離子應洗滌除去，故答案為：除去產(chǎn)品表面雜質(zhì)；
（4）①濃硫酸吸收水，堿石灰吸收二氧化碳，所以由題可知：n（H₂O）=$\frac{1.8g}{18g/mol}$=0.1 mol，n（CO₂）=$\frac{8.8g}{44g/mol}$=0.2 mol，所以的最簡正整為：m=1，n=2，則該堿式碳酸銅的化學式為：Cu（OH）₂•2CuCO₃，故答案為：Cu（OH）₂•2CuCO₃；
②根據(jù)原子守恒配平得：mCu（OH）₂•nCuCO₃+（m+n）H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（m+n）Cu+nCO₂+（2m+n）H₂O，故答案為：（m+n）；（m+n）；n；（2m+n）．

點評 本題考查制備硫酸銅和硫酸根離子的檢驗的實驗設(shè)計和化學式的確定，明確離子的性質(zhì)是解答本題關(guān)鍵，題目難度中等．