Question

（2013?广州一模）某铜矿石中铜元素含量较低，且含有铁、镁、钙等杂质离子．某小组在实验室 中用浸出-萃取法制备硫酸铜：

（1）操作I为

过滤

．操作II用到的玻璃仪器有烧杯

分液漏斗

（2）操作II、操作III的主要目的是

除杂

富集铜元素．
（3）小组成员利用CuSO₄溶液与Na₂CO₃溶液混合反应，制备环保型木材防腐剂 Cu₂（0H）₂C0₃悬浊液．多次实验发现所得蓝色悬浊液颜色略有差异，查阅资料表明，可能由于条件控制不同使其中混有较多Cu（OH）₂或Cu₄（0H）₆S0₄．
已知Cu（0H）₂、Cu₂（OH）₂CO₃，Cu₄ （（OH）₆SO₄均难溶于水，可溶于酸；分解温 度依次为 80⁰C、200⁰C、300⁰C．
设计实验检验悬浊液成分，完成表中内容．
限选试剂：2mol．L^-1 HCl、1mol．L^-1 H₂SO₄、O.1mol．L^-1 NaOH、0.1mol．L^-1 BaCl₂、蒸馏水．仪器和用品自选．

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取少量悬浊液，过滤，充分 洗涤后，取滤渣于试管中， 加入过量2mol/L的盐酸溶液，充分振荡，再滴加几滴0.1mol/L氯化钡溶液	说明悬浊液中混 有白色沉淀生成 ，有Cu4（ 0H）6S04．
步骤2：另取少量悬浊液于试管中， 将试管放入装有沸水的小烧杯中水浴加热一段时间取出试管观察	试管中有黑色固体生成 ， 说明悬浊液中混有Cu（ 0H） 2．

（4）上述实验需要1OOmL O.5mol．L^-1的CuSO₄溶液，配制时需称取

125

gCuSO₄.5H₂O （化学式量：250）．

Answer 1

分析：（1）操作Ⅰ是酸溶后分离固体和溶液，操作是过滤；操作II是分离互不相溶的液体，实验操作是分液，依据分液操作分析；
（2）依据操作II、操作III得到的物质和实验目的，浸出-萃取法制备硫酸铜，水相和有机相为了除去杂质；
（3）证明含有Cu₄ （（OH）₆SO₄，可以证明硫酸根离子的存在设计实验验证；氢氧化铜的存在可以利用加热悬浊液氢氧化铜分解生成黑色的氧化铜沉淀分析回答；
（4）依据铜元素守恒结合物质的量计算晶体质量．

解答：解：（1）依据流程图分析操作Ⅰ是矿石酸溶后分离固体和液体的方法，实验操作是过滤；操作Ⅱ是加入有机物溶解铜的化合物且能和水分层，实验操作是分液，用到的玻璃仪器有烧杯、分液漏斗等，故答案为：过滤；分液漏斗；
（2）利用水和有机溶剂萃取提纯硫酸铜溶液结晶得到硫酸铜晶体；操作II、操作III的主要目的是除去溶液中的杂质，故答案为：除杂；
（3）利用CuSO₄溶液与Na₂CO₃溶液混合反应，制备环保型木材防腐剂 Cu₂（0H）₂C0₃悬浊液，由于条件控制不同使其中混有较多Cu（OH）₂或Cu₄（0H）₆S0₄．实验验证杂质的存在，可以检验是否含硫酸根离子检验Cu₄（0H）₆S0₄的存在，加入盐酸排除其他离子的干扰，加入氯化钡生成白色沉淀证明含Cu₄（0H）₆S0₄；依据氢氧化铜受热分解生成氧化铜黑色沉淀设计实验来分析验证，取少量悬浊液于试管中利用沸水浴加热试管；试管中有黑色沉淀生成证明含Cu（OH）₂；水浴加热的目的是避免温度过高氧化铜分解；
故答案为：加入过量2mol/L的盐酸溶液，充分振荡，再滴加几滴0.1mol/L氯化钡溶液；有白色沉淀生成；
将试管放入装有沸水的小烧杯中水浴加热一段时间取出试管观察；试管中有黑色固体生成；
（4）1OOmL O.5mol．L^-1的CuSO₄溶液中硫酸铜物质的量为0.05mol；配制时需称取CuSO₄.5H₂O 质量为12.5g，故答案为：12.5．

点评：本题考查了物质制备的流程分析，物质性质的应用，组成的验证方法，实验设计的方法，是解题关键，题目难度中等．