Question

碱式碳酸铜是一种用途广泛的化工原料。工业上可用酸性刻蚀废液（主要含有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、H ⁺、Cl^-）制备，其制备过程如下：

Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺生成沉淀的pH如下：

物 质	Cu(OH)2	Fe (OH)2	Fe (OH)3
开始沉淀pH	4.2	5.8	1.2
完全沉淀pH	6.7	8.3	3.2

 
（1）滤渣的主要成分是              （写化学式）。
（2）调节反应A后溶液的pH范围应为        。选择的试剂最合适的是     （填序号）。
a．氨水        b．稀硫酸         c．氢氧化钠         d．碳酸铜
（3）反应B的温度如过高，则所得蓝绿色产品中可能会出现的杂质是            。
（4）将Na₂CO₃溶液滴入到一定量CuCl₂溶液中得到沉淀。用相应的离子方程式表示：
① 沉淀只有CuCO₃：                                      ；
② 沉淀只有Cu(OH)₂且放出气泡：                                        。
（5）碱式碳酸铜的组成可表示为：aCuCO₃?bCu(OH)₂?cH₂O。要测定其组成，甲同学设计的实验方案中需要如下五个步骤：①称量样品的质量；②高温分解；③测出CO₂的质量；④测出水蒸汽的质量；⑤称量CuO的质量。而乙同学认为除步骤②外，实验只需测定四个量中的三个即可，则合理的组合为        （填序号，写一组即可）。

Answer 1

（15分，除注明外每空2分）
（1）Fe(OH)₃ ；  （2）3.2～4.2；  d；   （3）CuO（名称亦可）；
（4）①Cu²⁺+CO₃^2－=CuCO₃↓；②Cu²⁺+CO₃^2－+H₂O= Cu(OH)₂↓+ CO₂↑；
（5）①③④（或①③⑤、①④⑤）（3分）

解析试题分析：（1）对比原料和目标产物的成分，可以猜测该流程各个步骤的主要目的，反应A是为了氧化亚铁离子，调节pH是为了使铁离子全部变为氢氧化铁沉淀，过滤是为了除去铁元素，因此滤渣的主要成分是Fe(OH)₃，反应B是制取碱式碳酸铜，第二次过滤是为了除去可溶性盐；（2）读表中信息，根据流程中原料和目标产物的组成，调节溶液pH时，应使铁离子完全沉淀，而铜离子不能开始沉淀，因此溶液pH应介于3.2～4.2之间；若选择氨水，会引入铵根离子等杂质，故a选项错误；若选择稀硫酸，会引入硫酸根离子等杂质，故b选项错误；若选择氢氧化钠，会引入钠离子等杂质，故c选项错误；若选择碳酸铜，不仅能除去杂质，而且引入的铜离子能增大目标产物的量，故d选项正确；（3）若反应B的温度过高，产生的碱式碳酸铜可能分解生成黑色的氧化铜固体，使制备的目标产物不纯；（4）碳酸根离子与铜离子结合生成碳酸铜沉淀，即Cu²⁺+CO₃^2－=CuCO₃↓；铜离子与碳酸根离子发生双水解反应，生成氢氧化铜沉淀和二氧化碳气体，即Cu²⁺+CO₃^2－+H₂O= Cu(OH)₂↓+ CO₂↑；（5）碱式碳酸铜高温分解的原理为：aCuCO₃?bCu(OH)₂?cH₂O (a+b)CuO+(b+c)H₂O↑+aCO₂↑，由于各物质的摩尔质量数值上等于式量，n=m/M，该反应中碱式碳酸铜、氧化铜、水蒸气、二氧化碳的系数之比等于物质的量之比，只需要进行①③④（或①③⑤、①④⑤）实验，就可以计算出碱式碳酸铜的组成中a、b、c的值。
考点：考查物质制备化学工艺流程，涉及滤渣组成的推断、除杂时调节溶液pH的范围、选择合适的除杂试剂、解释温度过高可能引入杂质的成分、离子方程式、热分解法测定碱式碳酸铜组成的实验设计方案等。