12.某銅礦石中銅元素含量較低,且含有鐵、鎂、鈣等雜質(zhì)離子.某小組在實驗室中用浸出萃取法制備硫酸銅:

(1)操作Ⅰ為過濾.操作Ⅱ用到的玻璃儀器有燒杯、分液漏斗.
(2)操作Ⅱ、操作Ⅲ的主要目的是除去雜質(zhì)、富集銅元素.
(3)小組成員利用CuSO4溶液與Na2CO3溶液混合反應(yīng),制備環(huán)保型木材防腐劑Cu2(OH)2CO3懸濁液.多次實驗發(fā)現(xiàn)所得藍(lán)色懸濁液顏色略有差異,查閱資料表明,可能由于條件控制不同使其中混有較多Cu(OH)2或Cu4(OH)6SO4
已知Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3,Cu4(OH)6SO4均難溶于水,可溶于酸;分解溫度依次為80℃、200℃、300℃.
設(shè)計實驗檢驗懸濁液成分,完成表中內(nèi)容.
限選試劑:2 mol•L-1 HCl、1 mol•L-1 H2SO4、0.1 mol•L-1 NaOH、0.1 mol•L-1BaCl2、蒸餾水.儀器和用品自選.
實驗步驟預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
步驟1:取少量懸濁液,過濾,充分洗滌后,取濾渣于試管中,加入過量2mol/L的鹽酸溶液,充分振蕩,再滴加幾滴0.1mol/L氯化鋇溶液有白色沉淀生成說明懸濁液中混有Cu4(OH)6SO4
步驟2:另取少量懸濁液于試管中,將試管放入裝有沸水的小燒杯中水浴加熱一段時間取出試管觀察試管中有黑色固體生成,說明懸濁液中混有Cu(OH)2
(4)上述實驗需要100 mL 0.5 mol•L-1的CuSO4溶液,配制時需稱取12.5g CuSO4•5H2O(化學(xué)式量:250).

分析 銅礦石溶于酸,然后采用過濾方法將難溶性固體和溶液分離,則操作I為過濾;然后向濾液中加入有機物采用萃取方法將含銅物質(zhì)和溶液分離,所以操作II為萃取,得到的有機相中含有銅元素,再采用硫酸最萃取劑將含銅有機相萃取,得到硫酸銅溶液和有機相,將硫酸銅溶液加熱濃縮、冷卻結(jié)晶得到硫酸銅晶體,
(1)操作Ⅰ是酸溶后分離固體和溶液,操作是過濾;操作II是分離互不相溶的液體,實驗操作是分液,
(2)依據(jù)操作II、操作III得到的物質(zhì)和實驗?zāi)康,浸?萃取法制備硫酸銅,水相和有機相為了除去雜質(zhì);
(3)證明含有Cu4 ((OH)6SO4,可以證明硫酸根離子的存在設(shè)計實驗驗證;氫氧化銅的存在可以利用加熱懸濁液氫氧化銅分解生成黑色的氧化銅沉淀分析回答;
(4)依據(jù)銅元素守恒結(jié)合物質(zhì)的量計算晶體質(zhì)量.

解答 解:銅礦石溶于酸,然后采用過濾方法將難溶性固體和溶液分離,則操作I為過濾;然后向濾液中加入有機物采用萃取方法將含銅物質(zhì)和溶液分離,所以操作II為萃取,得到的有機相中含有銅元素,再采用硫酸最萃取劑將含銅有機相萃取,得到硫酸銅溶液和有機相,將硫酸銅溶液加熱濃縮、冷卻結(jié)晶得到硫酸銅晶體,
(1)依據(jù)流程圖分析操作Ⅰ是礦石酸溶后分離固體和液體的方法,實驗操作是過濾;操作Ⅱ是加入有機物溶解銅的化合物且能和水分層,實驗操作是分液,用到的玻璃儀器有燒杯、分液漏斗等,
故答案為:過濾;分液漏斗;
(2)利用水和有機溶劑萃取提純硫酸銅溶液結(jié)晶得到硫酸銅晶體;操作II、操作III的主要目的是除去溶液中的雜質(zhì),
故答案為:除去雜質(zhì);
(3)利用CuSO4溶液與Na2CO3溶液混合反應(yīng),制備環(huán)保型木材防腐劑 Cu2(0H)2C03懸濁液,由于條件控制不同使其中混有較多Cu(OH)2或Cu4(0H)6S04.實驗驗證雜質(zhì)的存在,可以檢驗是否含硫酸根離子檢驗Cu4(0H)6S04的存在,加入鹽酸排除其他離子的干擾,加入氯化鋇生成白色沉淀證明含Cu4(0H)6S04;依據(jù)氫氧化銅受熱分解生成氧化銅黑色沉淀設(shè)計實驗來分析驗證,取少量懸濁液于試管中利用沸水浴加熱試管;試管中有黑色沉淀生成證明含Cu(OH)2;水浴加熱的目的是避免溫度過高氧化銅分解;
故答案為:

實驗步驟預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
加入過量2mol/L的鹽酸溶液,充分振蕩,再滴加幾滴0.1mol/L氯化鋇溶液有白色沉淀生成
將試管放入裝有沸水的小燒杯中水浴加熱一段時間取出試管觀察試管中有黑色固體生成
(4)1OOmL O.5mol.L-1的CuSO4溶液中硫酸銅物質(zhì)的量為0.05mol,配制時需稱取CuSO4.5H2O 質(zhì)量為:250g/mol×0.05mol=12.5g,
故答案為:12.5.

點評 本題考查物質(zhì)制備方案的設(shè)計,為高頻考點,題目難度中等,涉及物質(zhì)成分檢驗、基本實驗操作等知識點,明確反應(yīng)原理是解本題關(guān)鍵,難點是(3)題實驗方案設(shè)計,知道常見物質(zhì)的性質(zhì)及顏色.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

20.室溫下,分別用0.1mol•L-1溶液進行下列實驗,結(jié)論不正確的是(  )
A.向NaHCO3溶液中通CO2至pH=7:c(Na+)=c(HCO3-)+2c(CO32-
B.向CH3COONa溶液中加入等濃度等體積的鹽酸:c(Na+)=c(Cl-
C.向NaHSO4溶液中加入等濃度等體積的Ba(OH)2溶液:pH=13
D.向氨水中加入少量NH4Cl固體:$\frac{c(N{H}_{4}^{+})}{c(N{H}_{3}•{H}_{2}O)}$增大

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

3.銅單質(zhì)及其化合物在很多領(lǐng)域中都有重要的用途.

(1)超細(xì)鎘粉可用作導(dǎo)電材料、催化劑等,其制備方法如圖1:
①下列說法正確的是ade
a.Cu(NH34SO4中所含的化學(xué)鍵有離子鍵、極性鍵和配位鍵
b.NH3分子和H2O分子,分子空間構(gòu)型不同,氨氣分子的鍵角小于水分子的鍵角
c.Cu(NH34SO4的組成元素中第-電離能最大的是氧元素
d.Cu(NH34SO4中外界離子的空間構(gòu)型為正四面體
e.SO${\;}_{3}^{2-}$中硫原子的雜化方式為sp3雜化
②在CuSO4溶液中加氨水生成藍(lán)色沉淀.再加氨水沉淀溶解,得到深藍(lán)色透明溶液,
最后向該溶液中加人一定量乙醇,析出Cu(NH34SO4•H2O晶體.請解釋加入乙醇后析出晶體的原因乙醇分子極性比水的極性弱,加入乙醇降低溶劑的極性,減小溶質(zhì)的溶解度
③寫出向Cu(NH34SO4,水溶液中通人SO2時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式2[Cu(NH34]2++3SO2+4H2O=2NH4CuSO3↓+6NH4++SO42-
④NH4CuSO3中金屬陽離子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d10;CuO高溫易轉(zhuǎn)化為Cu2O,其原因是Cu+離子的核外電子為全滿穩(wěn)定狀態(tài)
⑤含有元素銅的化合物焰色反應(yīng)為綠色,許多金屬鹽都可以發(fā)生焰色反應(yīng).其原因是電子由較高能級躍遷到較低能級時,以光的形式釋放能量
(2)M原子的外圍電子排布式3s23p5與銅形成化合物的晶胞如圖2所示(黑點代表銅原子).
①該晶體的化學(xué)式為CuCl
②已知銅和M的電負(fù)性分別為1.9和3.0.則銅與M形成的化合物屬于共價(填“離子”、“共價”)化合物.
③已知該晶體的密度為dg•cm-3阿伏伽德羅常數(shù)NA,則該晶體中銅原子和M原子之間的最短距離為$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{4×99.5}{ρ{N}_{A}}}$cm(只寫計算式)

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20.下列有關(guān)說法中,正確的是( 。
A.焰火的五彩繽紛是某些金屬元素化學(xué)性質(zhì)的體現(xiàn)
B.高純度的單晶硅用于制造登月車的光電池和光導(dǎo)纖維
C.可溶性銅鹽有毒,但在生命體中,銅是一種不可缺少的微量元素
D.用明礬可以將自來水凈化成純凈水

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

7.工業(yè)制備氯化銅時,將濃鹽酸用蒸氣加熱至80℃左右,慢慢加入粗CuO粉末(含雜質(zhì)Fe2O3、FeO)充分?jǐn)嚢瑁怪芙,得強酸性的混合溶液,現(xiàn)欲從該混合溶液中制備純凈的CuCl2溶液,采用以下步驟(參考數(shù)據(jù):pH≥9.6時,F(xiàn)e2+完全水解成Fe(OH)2;pH≥6.4時,Cu2+完全水解成Cu(OH)2;pH≥3.7時,F(xiàn)e3+完全水解成Fe(OH)3).
(1)第一步除去Fe2+,能否直接調(diào)整pH=9.6將Fe2+沉淀除去?不能,理由是pH=9.6時,Cu2+也以Cu(OH)2的形式沉淀下來.有人用強氧化劑NaClO將Fe2+氧化為Fe3+
①加入NaClO后,溶液的pH變化是A(多選不限,填字母).
A.一定增大  B.一定減小  C.可能增大  D.可能減小
②你認(rèn)為用NaClO作氧化劑是否妥當(dāng)?不妥當(dāng),理由是引入了新的雜質(zhì)Na+
③現(xiàn)有下列幾種常用的氧化劑,可用于除去混合溶液中Fe2+的有CDE(多選不限,填字母).
A.濃HNO3  B.KMnO4  C.Cl2  D.O2E.H2O2
(2)除去溶液中的Fe3+的方法是調(diào)整溶液的pH=3.7,現(xiàn)有下列試劑均可以使強酸性溶液的pH的調(diào)整到3.7,可選用的有CEF(多選不限,填字母).
A.NaOH  B.氨氣  C.Cu2(OH)2CO3
D.Na2CO3E.CuO  F.Cu(OH)2

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17.乙烷燃料電池的原理如圖所示,下列說法正確的是( 。
A.a為負(fù)極,電極反應(yīng)式為CH3CH3-14e-+18OH-═2CO32-+12H2O
B.電子從a極經(jīng)導(dǎo)線移向b極,再經(jīng)溶液移向a極
C.電池工作一段時間后電解質(zhì)溶液的pH增大
D.用該電池電解硫酸銅溶液(電解池的電極為惰性電極),消耗氧氣的物質(zhì)的量與析出銅的物質(zhì)的量之比為2:1

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4.用NA表示阿伏德羅常數(shù),下列敘述正確的是(  )
A.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,22.4L H2O含有的分子數(shù)為 NA
B.通常狀況下,NA 個CO2分子占有的體積為22.4L
C.將等物質(zhì)的量的SO3和SO2溶于水,所得溶液中H+數(shù)目相等
D.常溫常壓下,1.06g Na2CO3溶于水形成的溶液中含有Na+離子數(shù)為0.02 NA

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

1.氨基甲酸銨(NH2COONH4)是一種白色固體,易分解、極易水解,可用作肥料、滅火劑、洗滌劑等.實驗室用如圖1所示裝置制備氨基甲酸銨.把氨氣和二氧化碳通入四氯化碳中,不斷攪拌混合,生成的氨基甲酸銨小晶體懸浮在四氯化碳中.當(dāng)懸浮物較多時,停止制備.

(1)結(jié)合上述實驗裝置,寫出制備氨基甲酸胺的化學(xué)方程式2NH3(g)+CO2(g)?NH2COONH4,該反應(yīng)為放熱反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”).
(2)液體石蠟鼓泡瓶的作用是通過觀察氣泡,控制氣體流速和調(diào)節(jié)NH3與CO2通入比例.
(3)從反應(yīng)后的混合物中分離出產(chǎn)品的實驗方法是過濾.
(4)氨基甲酸胺極易水解,產(chǎn)物是碳酸氫銨和一種弱酸,請寫出其水分解反應(yīng)方程式NH2COONH4+2H2O?NH4HCO3+NH3•H2O.某學(xué)習(xí)小組為探究其水解反應(yīng),分別取兩份不同濃度的氨基甲酸胺溶液,繪制出c(NH2COO-)隨時間(t)變化曲線如圖2所示,若A、B分別為不同溫度時測定的曲線,則A(“A”或“B”)曲線所對應(yīng)的實驗溫度高,判斷的依據(jù)是6~20min內(nèi)曲線A中c(NH2CCOO-)減小量大于曲線B的,水解反應(yīng)為吸熱反應(yīng),升高溫度有利于水解進行.
(5)制得的氨基甲酸胺可能含有碳酸氫銨.取某氨基甲酸胺樣品4.69g,用足量氫氧化鋇溶液充分處理后,使碳元素完全轉(zhuǎn)化為碳酸鋇、過濾、洗滌、干燥,測得沉淀質(zhì)量為11.82g.則樣品中氨基甲酸胺的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為83.3%.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

2.某同學(xué)用如圖所示的裝置及藥品進行比較酸性強弱的實驗,一段時間后試管②中有膠凍狀物質(zhì)生成.下列說法正確的是( 。
A.向Na2SiO3溶液中滴入酚酞溶液無明顯現(xiàn)象
B.試管①中反應(yīng)的離子方程式是:Na2CO3+2H+═2Na++CO2↑+H2O
C.該實驗可以證明酸性:鹽酸>碳酸>硅酸
D.若將鹽酸換成硫酸,能證明酸性:硫酸>碳酸>硅酸

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同步練習(xí)冊答案