Question

10．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II、操作III的主要目的是除去杂质、富集铜元素．
（2）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（0H）₆S0₄均难溶于水，可溶于酸；分解温度依次为80℃、200℃、300℃，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-1HCl，充分振荡，再加0.1mol．L-1BaCl2溶液	说明悬浊液中混有白色沉淀产生，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，用水浴加热一段时间，取出试管观察	试管中黑色沉淀生成，说明悬浊液中混有Cu（0H）2．

Answer 1

分析 铜矿石溶于酸，然后采用过滤方法将难溶性固体和溶液分离，则操作I为过滤；然后向滤液中加入有机物采用萃取方法将含铜物质和溶液分离，所以操作II为萃取，得到的有机相中含有铜元素，再采用硫酸最萃取剂将含铜有机相萃取，得到硫酸铜溶液和有机相，将硫酸铜溶液加热浓缩、冷却结晶得到硫酸铜晶体，
（1）操作II、操作III的主要目的是除去杂质、富集铜元素；
（2）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．

解答 解：铜矿石溶于酸，然后采用过滤方法将难溶性固体和溶液分离，则操作I为过滤；然后向滤液中加入有机物采用萃取方法将含铜物质和溶液分离，所以操作II为萃取，得到的有机相中含有铜元素，再采用硫酸最萃取剂将含铜有机相萃取，得到硫酸铜溶液和有机相，将硫酸铜溶液加热浓缩、冷却结晶得到硫酸铜晶体，
（1）操作II、操作III的主要目的是除去杂质、富集铜元素，故答案为：除去杂质；
（2）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；
因氢氧化铜受热分解生成氧化铜黑色沉淀，则设计实验为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：

实验步骤	预期的现象和结论
（1）加入过量2 mol．L-1HCl，充分振荡，再加0.1mol．L-1BaCl2溶液	有白色沉淀产生
（2）将试管放入装有沸水的小烧杯中，用水浴加热一段时间，取出试管观察	试管中黑色沉淀生成

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点评 本题考查物质制备，为高频考点，涉及物质成分检验、基本实验操作等知识点，明确反应原理是解本题关键，难点是（2）题实验方案设计，知道常见物质的性质及颜色，题目难度不大．