Question

已知碱式碳酸铜[Cu₂（OH）₂CO₃]受热易分解、能与酸反应．孔雀石主要含Cu₂（OH）₂CO₃，还含少量Fe、Si的化合物．某学校化学研究小组以孔雀石为原料制备CuSO₄?5H₂O的流程如下：

请回答下列问题：
（1）流程中，X的化学式是

 

；由溶液B获得CuSO₄?5H₂O，需要经过加热蒸发、

 

、过滤等操作．
（2）若通过置换反应由溶液B制备金属铜，反应的化学方程式是

 

．
若选用下列物质与氧化铜反应制备铜，写出反应的化学方程式：
①选用非金属单质

 

：
②选用氧化物

 

．
（3）工业上用焦炭在高温电炉中还原SiO：可得到含有少量杂质的Si和CO，反应的化学方程式是

 

，该反应类型为

 

．

Answer 1

分析：本题属于一道综合性的解答题，包括的知识点比较多，由孔雀石制备五水硫酸铜的原理不难知道X为稀硫酸，因为需要利用重结晶技术对制备的五水硫酸铜进行提纯，所以离不开冷却结晶．根据金属活性顺序及氧化-还原反应和置换反应原理不难解决金属铜的制备和还原氧化硅的问题．

解答：解：（1）①孔雀石的主要成分是Cu₂（OH）₂CO₃，其主要杂质为Fe、Si等，是以铁盐或者铁的氧化物形式存在，而S是以二氧化硅的形式存在，二氧化硅不溶解于酸．所以用稀硫酸浸取孔雀石粉，其中铜、铁以硫酸盐的形式进入溶液，SiO₂作为不溶物而分离出来．故X的化学式为：H₂SO₄；
②溶液中残留的少量Fe³⁺及其它可溶性杂质则可利用CuSO₄?5H₂O的溶解度随温度升高而增大的性质，通过重结晶的方法除去．重结晶后，杂质留在母液中，从而达到纯化CuSO₄?5H₂O的目的．故答案为：冷却结晶或结晶．
（2）在金属活动顺序中，金属的位置越靠前它的活动性就越强；排在氢前面的金属能与酸反应放出氢气，而且位置在前的金属可以把位于其后的金属从他们的盐溶液中置换出来．故答案为：Zn+CuSO₄═ZnSO₄+Cu（其他合理答案也可）．
利用非金属单质碳或氢气及一氧化碳与氧化铜反应制铜，利用的是它们的还原性质，在这一反应中，氧化铜中的氧被夺去，铜被还原出来，所以答案为：
①2CuO+C

高温  .

2Cu+CO₂↑或CuO+H₂

△   .

Cu+H₂O
②CuO+CO

△   .

Cu+CO₂
（3）SiO₂与C在高温下的反应原理和氧化铜与碳的反应原理相同，是还原反应．因为SiO₂是氧化物，但同时它又是化合物的一种，所以他们之间的反应又是置换反应．故答案为：SiO₂+2C

高温  .

Si+2CO↑，置换反应．

点评：本题属于一道制备物质的综合性解答题，解此类问题关键要抓住主要知识点．比如本题，一要清楚由孔雀石制备五水硫酸铜的原理和过程，二要牢牢掌握金属活性顺序，此外还要明白还原反应和置换反应的原理．总之，同学们在学习中要善于综合运用所学知识，理清知识之间的联系和区别．