Question

10．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(shí)驗(yàn)室中用浸出-萃取法制備硫酸銅：

（1）操作II、操作III的主要目的是除去雜質(zhì)、富集銅元素．
（2）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（0H）₂C0₃懸濁液．多次實(shí)驗(yàn)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（0H）₆S0₄．已知Cu（0H）₂、Cu₂（OH）₂CO₃、Cu₄（0H）₆S0₄均難溶于水，可溶于酸；分解溫度依次為80℃、200℃、300℃，設(shè)計實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)懸濁液成分，完成表中內(nèi)容．
限選試劑：2mol．L^-1 HCl、1mol．L^-1 H₂SO₄、O.1mol．L^-1 NaOH、0.1mol．L^-1 BaCl₂、蒸餾水．儀器和用品自選．

實(shí)驗(yàn)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-1HCl，充分振蕩，再加0.1mol．L-1BaCl2溶液	說明懸濁液中混有白色沉淀產(chǎn)生，有Cu4（0H）6S04．
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，用水浴加熱一段時間，取出試管觀察	試管中黑色沉淀生成，說明懸濁液中混有Cu（0H）2．

Answer 1

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?yàn)V液中加入有機(jī)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(jī)相中含有銅元素，再采用硫酸最萃取劑將含銅有機(jī)相萃取，得到硫酸銅溶液和有機(jī)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II、操作III的主要目的是除去雜質(zhì)、富集銅元素；
（2）證明含有Cu₄（OH）₆SO₄，可以證明硫酸根離子的存在設(shè)計實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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．

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?yàn)V液中加入有機(jī)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(jī)相中含有銅元素，再采用硫酸最萃取劑將含銅有機(jī)相萃取，得到硫酸銅溶液和有機(jī)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II、操作III的主要目的是除去雜質(zhì)、富集銅元素，故答案為：除去雜質(zhì)；
（2）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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證雜質(zhì)的存在，可以檢驗(yàn)是否含硫酸根離子檢驗(yàn)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；
因氫氧化銅受熱分解生成氧化銅黑色沉淀，則設(shè)計實(shí)驗(yàn)為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(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期的現(xiàn)象和結(jié)論
（1）加入過量2 mol．L-1HCl，充分振蕩，再加0.1mol．L-1BaCl2溶液	有白色沉淀產(chǎn)生
（2）將試管放入裝有沸水的小燒杯中，用水浴加熱一段時間，取出試管觀察	試管中黑色沉淀生成

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點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)制備，為高頻考點(diǎn)，涉及物質(zhì)成分檢驗(yàn)、基本實(shí)驗(yàn)操作等知識點(diǎn)，明確反應(yīng)原理是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是（2）題實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計，知道常見物質(zhì)的性質(zhì)及顏色，題目難度不大．