Question

【題目】堿式碳酸銅可用于生產(chǎn)木材防腐劑等。工業(yè)上可用微蝕刻廢液(含有一定量Cu2＋、H＋、SO42-、H2O2和微量Fe3＋)制備高純度堿式碳酸銅，其制備過(guò)程如下：

(1)試劑1最好選用_________。

a.Fe2O3 b.CaCO3 c.CuO

(2)加入Na2CO3沉淀前須除去Fe3＋，否則Fe2(SO4)3會(huì)與Na2CO3反應(yīng)，產(chǎn)生一種氣體，同時(shí)生成NaFe3(OH)6(SO4)2沉淀，影響產(chǎn)品質(zhì)量，寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式________________。

(3)加入Na2CO3沉淀時(shí)，反應(yīng)液pH對(duì)產(chǎn)品中SO42-的含量以及反應(yīng)液中Cu2＋沉淀效率的影響如下圖所示，第二次沉淀時(shí)溶液pH最好控制在________。

(4)所制得的堿式碳酸銅的組成可表示為：xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O，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稱取12.0克的樣品；②高溫分解；③測(cè)出生成CO2的質(zhì)量為2.2克；④測(cè)出生成水蒸氣的質(zhì)量為1.8克⑤稱量生成CuO的質(zhì)量為8.0g。計(jì)算出堿式碳酸銅的組成，寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程。____________________________。

Answer 1

【答案】c 6Na2CO3＋3Fe2(SO4)3＋6H2O===2NaFe3(OH)6(SO4)2＋6CO2 ＋5Na2SO4 8.5或填8.5左右的值 由題中測(cè)出生成CO2的質(zhì)量為2.2克；測(cè)出生成水蒸氣的質(zhì)量為1.8克；稱量生成CuO的質(zhì)量為8.0克，可知CO2的物質(zhì)的量為2.2g÷44g/mol =0.05mol；水的物質(zhì)的量為1.8g÷18g/mol =0.1mol；生成CuO的物質(zhì)的量為8.0g÷80g/mol =0.1mol，根據(jù)原子守恒可知，碳、氫、銅的原子數(shù)目比為C：H：Cu=x：（2y+2z）：（x+y）=0.05：0.2：0.1，解得x：y：z=1：1：1，即樣品的組成為：CuCO3·Cu(OH)2·H2O。

【解析】

電子工業(yè)中刻蝕線路板的酸性廢液（含有一定量Cu2+、H+、SO42-、H2O2和微量Fe3+）中加入CuO（或氫氧化銅、碳酸銅等）調(diào)節(jié)pH是鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，過(guò)濾除去沉淀，在濾液中加碳酸鈉，生成堿式碳酸銅，過(guò)濾得到堿式碳酸銅固體。
（1）氧化銅和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和水；
（2）Fe2（SO4）3與Na2CO3反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體為CO2，同時(shí)生成NaFe3（OH）6（SO4）2沉淀，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，即反應(yīng)前后元素種類不變，原子種類、總個(gè)數(shù)和質(zhì)量都不變，可寫(xiě)出此反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（3）根據(jù)圖中提供的信息可以判斷相關(guān)方面的問(wèn)題；
（4）依據(jù)質(zhì)量守恒定律可知樣品的總質(zhì)量等于二氧化碳、氧化銅及水的質(zhì)量和，借助原子守恒通過(guò)計(jì)算可計(jì)算出x、y、z的比值，確定堿式碳酸銅的組成。

（1）加入試劑1的目的是除去廢液中的酸性物質(zhì)，試劑1最好選用氧化銅，這是因?yàn)檠趸�銅能夠除去硫酸，不帶入新的雜質(zhì)，故選c，故答案為：c。
（2）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：6Na2CO3＋3Fe2(SO4)3＋6H2O===2NaFe3(OH)6(SO4)2＋6CO2 ＋5Na2SO4，故答案為：6Na2CO3＋3Fe2(SO4)3＋6H2O===2NaFe3(OH)6(SO4)2＋6CO2 ＋5Na2SO4。

（3）由圖3所示可知，溶液pH為8.5左右時(shí)，硫酸根離子含量最低，溶液中銅離子沉淀效率最高，因此第二次沉淀時(shí)溶液pH最好控制在8.5，
故答案為：8.5。
（4）由題中測(cè)出生成CO2的質(zhì)量為2.2克；測(cè)出生成水蒸氣的質(zhì)量為1.8克；稱量生成CuO的質(zhì)量為8.0克，可知CO2的物質(zhì)的量為2.2g÷44g/mol =0.05mol；水的物質(zhì)的量為1.8g÷18g/mol =0.1mol；生成CuO的物質(zhì)的量為8.0g÷80g/mol =0.1mol，根據(jù)原子守恒可知，碳、氫、銅的原子數(shù)目比為C：H：Cu=x：（2y+2z）：（x+y）=0.05：0.2：0.1，解得x：y：z=1：1：1，即樣品的組成為：CuCO3·Cu(OH)2·H2O 。