Question

17．氧化銅礦石含有CuO、Cu₂（OH）₂CO₃和Fe₂O₃，還含有一些不溶于水、不溶于酸的其他雜質(zhì)．銅、鐵是畜禽所必需的微量元素，某飼料廠聯(lián)合生產(chǎn)硫酸銅晶體和硫酸亞鐵晶體的主要工藝流程如下．

【資料】Cu²⁺、Fe³⁺以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH見(jiàn)下表：

沉淀物	Fe（OH）3	Cu（OH）2
開(kāi)始沉淀的pH	1.5	4.2
沉淀完全的pH	3.7	6.7

請(qǐng)回答問(wèn)題：
（1）氧化銅礦石粉碎的目的是增大接觸面積，加快反應(yīng)的速率．
（2）寫(xiě)出“酸浸”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄+3H₂O+CO₂↑（任寫(xiě)一個(gè)）．
（3）上述工藝流程中多處涉及“過(guò)濾”，實(shí)驗(yàn)室中過(guò)濾操作需要使用的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒和漏斗．
（4）如圖為“硫酸亞鐵干燥曲線圖”，據(jù)此可確定由FeSO₄•7H₂O脫水得到流程中所示產(chǎn)品的適宜工藝條件為125℃（±5）、4.0h（分別指出溫度和時(shí)間）．
（5）在“調(diào)節(jié)pH/過(guò)濾”中，加入CaCO₃調(diào)節(jié)溶液的pH，請(qǐng)說(shuō)出溶液適宜的pH范圍是多少并說(shuō)明理由〔3.7～4.2），使Fe（OH）₃形成沉淀，而氫氧化銅不形成沉淀而分離．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應(yīng)物的接觸面積與反應(yīng)速率成正比進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)堿式碳酸銅和稀硫酸反應(yīng)會(huì)生成硫酸銅、水和二氧化碳進(jìn)行分析；
（3）根據(jù)過(guò)濾需要的儀器和各儀器的作用選取儀器；
（4）根據(jù)表2、圖1產(chǎn)物與溫度、時(shí)間的關(guān)系進(jìn)行分析；
（5）根據(jù)氫氧化銅和氫氧化亞鐵沉淀的pH值進(jìn)行分析．

解答 解：（1）反應(yīng)物的接觸面積與反應(yīng)速率成正比，將氧化銅礦石粉碎，增大了反應(yīng)物的接觸面積，加快了反應(yīng)速率，氧化銅礦石粉碎的目的是：增大反應(yīng)物的接觸面積，加快化學(xué)反應(yīng)速率；
（2）堿式碳酸銅和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、水和二氧化碳，化學(xué)方程式為：Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄+3H₂O+CO₂↑；
（3）實(shí)驗(yàn)室中過(guò)濾操作需要使用的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒和漏斗；
（4）由表中的數(shù)據(jù)可知，由FeSO₄•7H₂O脫水得到流程中所示產(chǎn)品的適宜工藝條件為125℃（±5）、4.0h；
（5）通過(guò)分析氫氧化銅和氫氧化亞鐵沉淀的pH值可知，溶液適宜的pH范圍是：〔3.7～4.2），理由是：使Fe（OH） ₃ 形成沉淀，而硫酸銅不形成沉淀而分離．
故答案為：（1）增大接觸面積，加快反應(yīng)的速率； 
（2）Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄+3H₂O+CO₂↑；                      
（3）漏斗；
（4）125℃（±5）、4.0h；
（5）〔3.7～4.2），使Fe（OH） ₃  形成沉淀，而硫酸銅不形成沉淀而分離．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了制備實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，涉及知識(shí)點(diǎn)較多，明確物質(zhì)的性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是（5）中溫度和時(shí)間的選取，明確圖表的含義即可得出正確結(jié)論，同時(shí)考查學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，難度中等．