Question

17．氧化铜矿石含有CuO、Cu₂（OH）₂CO₃和Fe₂O₃，还含有一些不溶于水、不溶于酸的其他杂质．铜、铁是畜禽所必需的微量元素，某饲料厂联合生产硫酸铜晶体和硫酸亚铁晶体的主要工艺流程如下．

【资料】Cu²⁺、Fe³⁺以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

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

请回答问题：
（1）氧化铜矿石粉碎的目的是增大接触面积，加快反应的速率．
（2）写出“酸浸”中发生反应的化学方程式Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄+3H₂O+CO₂↑（任写一个）．
（3）上述工艺流程中多处涉及“过滤”，实验室中过滤操作需要使用的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗．
（4）如图为“硫酸亚铁干燥曲线图”，据此可确定由FeSO₄•7H₂O脱水得到流程中所示产品的适宜工艺条件为125℃（±5）、4.0h（分别指出温度和时间）．
（5）在“调节pH/过滤”中，加入CaCO₃调节溶液的pH，请说出溶液适宜的pH范围是多少并说明理由〔3.7～4.2），使Fe（OH）₃形成沉淀，而氢氧化铜不形成沉淀而分离．

Answer 1

分析 （1）根据反应物的接触面积与反应速率成正比进行分析；
（2）根据碱式碳酸铜和稀硫酸反应会生成硫酸铜、水和二氧化碳进行分析；
（3）根据过滤需要的仪器和各仪器的作用选取仪器；
（4）根据表2、图1产物与温度、时间的关系进行分析；
（5）根据氢氧化铜和氢氧化亚铁沉淀的pH值进行分析．

解答 解：（1）反应物的接触面积与反应速率成正比，将氧化铜矿石粉碎，增大了反应物的接触面积，加快了反应速率，氧化铜矿石粉碎的目的是：增大反应物的接触面积，加快化学反应速率；
（2）碱式碳酸铜和稀硫酸反应生成硫酸铜、水和二氧化碳，化学方程式为：Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄+3H₂O+CO₂↑；
（3）实验室中过滤操作需要使用的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗；
（4）由表中的数据可知，由FeSO₄•7H₂O脱水得到流程中所示产品的适宜工艺条件为125℃（±5）、4.0h；
（5）通过分析氢氧化铜和氢氧化亚铁沉淀的pH值可知，溶液适宜的pH范围是：〔3.7～4.2），理由是：使Fe（OH） ₃ 形成沉淀，而硫酸铜不形成沉淀而分离．
故答案为：（1）增大接触面积，加快反应的速率； 
（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，而硫酸铜不形成沉淀而分离．

点评 本题考查了制备实验方案设计，涉及知识点较多，明确物质的性质是解本题关键，难点是（5）中温度和时间的选取，明确图表的含义即可得出正确结论，同时考查学生分析问题和解决问题的能力，难度中等．