Question

【题目】碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]是一种用途广泛的化工原料，实验室以纯铜屑为原料制取的流程如下:

(1)“溶解”步骤反应的离子方程式为_______．温度宜控制在50℃左右，若高于50℃，溶液中O2溶解量减少、Cu的转化率降低，若低于50℃ ，_____

(2)“反应”步骤生成Cu2(OH)2CO3的化学方程式为_________。反应后溶液中铜元素残留量受pH和反应时间的影响如图所示:

判断反应的最佳条件: pH为___、反应时间为____h。

(3)检验Cu2(OH)2CO3洗涤是否完全的方法是____________________

(4) Cu2(OH)2CO3也可以表示为CuCO3·Cu(OH)2。 查阅文献，上述反应条件下还可能生成少量CuCO3·Cu(OH)2。为测定产品的纯度[产品中Cu2(OH)2CO3的质量分数]，取10.97g干燥样品，400℃左右加热，测得固体质量随时间变化关系如图所示。

已知: 8.00g固体为黑色纯净物。

有关物质的摩尔质量如表：

物质	CuCO3·Cu(OH)2	CuCO3·2Cu(OH)2	CuO
摩尔质量/g·mol-1	222	320	80

请计算产品的纯度(写出计算过程，结果保留3位有效数字)。______

Answer 1

【答案】2Cu+O2+4H+2Cu2+ +2H2O 反应(或溶解)速率慢 2CuSO4+2Na2CO3+H2O = Cu2(OH)2CO3↓+2Na2SO4+CO2↑ 8.5 2 取最后一次洗涤的滤液少许于试管中，滴加盐酸酸化的BaCl2溶液[或先加稀盐酸再加BaCl2或Ba(NO3)2溶液]，若出现浑浊，则说明Cu2(OH)2CO3未洗涤干净，反之则反 设CuCO3·Cu(OH)2的物质的量为x，杂质CuCO3·2Cu(OH)2的物质的量为y，

依据原样品的质量10.97g，下列等式222 g·mol-1x+320 g·mol-1 y=10.97g①由图像分析出样品最终分解得到CuO8g，，根据铜元素守恒2x+3y=0.1mol②，联合解等式①②可得：x=0.035mol，y=0.01mol；故，

【解析】

纯铜屑中加入稀硫酸再通入氧气，反应生成了硫酸铜和水，在上述溶液中加入Na2CO3后，通过调节pH值可以让铜离子析出沉淀碱式碳酸铜，同时放出CO2气体，最后经过洗涤，干燥即可得到纯净的碱式碳酸铜，据此进行解题。

(1)据分析可知：“溶解”步骤发生的反应为2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O，故其离子方程式为2Cu+O2+4H+2Cu2++2H2O，温度宜控制在50℃左右，若高于50℃，溶液中O2溶解量减少、Cu的转化率降低，若低于50℃，温度太低，当然是反应速率减慢，影响实验的效率，故答案为：2Cu+O2+4H+2Cu2++2H2O；反应（或溶解）速率慢；

(2)根据流程图中可知：“反应”步骤是由CuSO4溶液和Na2CO3反应生成Cu2(OH)2CO3同时放出CO2，故化学方程式为2CuSO4+2Na2CO3+H2O = Cu2(OH)2CO3↓+2Na2SO4+CO2↑，据左图可知pH等于8.5时铜的残留量最小，说明铜离子沉淀得最完全，据右图可知，当时间进行到2小时左右时，铜得残留量达到最低，再往后虽然略有下降，但很不明显，且浪费时间，故答案为：2CuSO4+2Na2CO3+H2O = Cu2(OH)2CO3↓+2Na2SO4+CO2↑；8.5；2；

(3)检验Cu2(OH)2CO3洗涤主要除去表面得杂质Na2SO4等，但是碱式硫酸铜也会极少数溶解，故要想检验是否完全洗涤干净，需检验最后一次洗涤液中是否有，由于有 的影响，故最后得检验方法为取最后一次洗涤的滤液少许于试管中，滴加盐酸酸化的BaCl2溶液[或先加稀盐酸再加BaCl2或Ba(NO3)2溶液]，若出现浑浊，则说明Cu2(OH)2CO3未洗涤干净，反之则反；

(4) 设CuCO3·Cu(OH)2的物质的量为x，杂质CuCO3·2Cu(OH)2的物质的量为y，

依据原样品的质量10.97g，下列等式222 g·mol-1x+320 g·mol-1y=10.97g①由图像分析出样品最终分解得到CuO8g，，根据铜元素守恒2x+3y=0.1mol②，联合解等式①②可得：x=0.035mol，y=0.01mol；故， ，故答案为：设CuCO3·Cu(OH)2的物质的量为x，杂质CuCO3·2Cu(OH)2的物质的量为y，

依据原样品的质量10.97g，下列等式222 g·mol-1x+320 g·mol-1y=10.97g①由图像分析出样品最终分解得到CuO8g，，根据铜元素守恒2x+3y=0.1mol②，联合解等式①②可得：x=0.035mol，y=0.01mol；故，