Question

【题目】碱式碳酸铜可用于生产木材防腐剂等。工业上可用微蚀刻废液(含有一定量Cu2＋、H＋、SO42-、H2O2和微量Fe3＋)制备高纯度碱式碳酸铜，其制备过程如下：

(1)试剂1最好选用_________。

a.Fe2O3 b.CaCO3 c.CuO

(2)加入Na2CO3沉淀前须除去Fe3＋，否则Fe2(SO4)3会与Na2CO3反应，产生一种气体，同时生成NaFe3(OH)6(SO4)2沉淀，影响产品质量，写出该反应的化学方程式________________。

(3)加入Na2CO3沉淀时，反应液pH对产品中SO42-的含量以及反应液中Cu2＋沉淀效率的影响如下图所示，第二次沉淀时溶液pH最好控制在________。

(4)所制得的碱式碳酸铜的组成可表示为：xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O，要测定其组成，甲同学设计的实验方案中需要如下五个步骤：①称取12.0克的样品；②高温分解；③测出生成CO2的质量为2.2克；④测出生成水蒸气的质量为1.8克⑤称量生成CuO的质量为8.0g。计算出碱式碳酸铜的组成，写出计算过程。____________________________。

Answer 1

【答案】c 6Na2CO3＋3Fe2(SO4)3＋6H2O===2NaFe3(OH)6(SO4)2＋6CO2 ＋5Na2SO4 8.5或填8.5左右的值 由题中测出生成CO2的质量为2.2克；测出生成水蒸气的质量为1.8克；称量生成CuO的质量为8.0克，可知CO2的物质的量为2.2g÷44g/mol =0.05mol；水的物质的量为1.8g÷18g/mol =0.1mol；生成CuO的物质的量为8.0g÷80g/mol =0.1mol，根据原子守恒可知，碳、氢、铜的原子数目比为C：H：Cu=x：（2y+2z）：（x+y）=0.05：0.2：0.1，解得x：y：z=1：1：1，即样品的组成为：CuCO3·Cu(OH)2·H2O。

【解析】

电子工业中刻蚀线路板的酸性废液（含有一定量Cu2+、H+、SO42-、H2O2和微量Fe3+）中加入CuO（或氢氧化铜、碳酸铜等）调节pH是铁离子转化为氢氧化铁沉淀，过滤除去沉淀，在滤液中加碳酸钠，生成碱式碳酸铜，过滤得到碱式碳酸铜固体。
（1）氧化铜和稀硫酸反应生成硫酸铜和水；
（2）Fe2（SO4）3与Na2CO3反应，产生的气体为CO2，同时生成NaFe3（OH）6（SO4）2沉淀，根据质量守恒定律，即反应前后元素种类不变，原子种类、总个数和质量都不变，可写出此反应的化学方程式；
（3）根据图中提供的信息可以判断相关方面的问题；
（4）依据质量守恒定律可知样品的总质量等于二氧化碳、氧化铜及水的质量和，借助原子守恒通过计算可计算出x、y、z的比值，确定碱式碳酸铜的组成。

（1）加入试剂1的目的是除去废液中的酸性物质，试剂1最好选用氧化铜，这是因为氧化铜能够除去硫酸，不带入新的杂质，故选c，故答案为：c。
（2）根据质量守恒定律，反应的化学方程式为：6Na2CO3＋3Fe2(SO4)3＋6H2O===2NaFe3(OH)6(SO4)2＋6CO2 ＋5Na2SO4，故答案为：6Na2CO3＋3Fe2(SO4)3＋6H2O===2NaFe3(OH)6(SO4)2＋6CO2 ＋5Na2SO4。

（3）由图3所示可知，溶液pH为8.5左右时，硫酸根离子含量最低，溶液中铜离子沉淀效率最高，因此第二次沉淀时溶液pH最好控制在8.5，
故答案为：8.5。
（4）由题中测出生成CO2的质量为2.2克；测出生成水蒸气的质量为1.8克；称量生成CuO的质量为8.0克，可知CO2的物质的量为2.2g÷44g/mol =0.05mol；水的物质的量为1.8g÷18g/mol =0.1mol；生成CuO的物质的量为8.0g÷80g/mol =0.1mol，根据原子守恒可知，碳、氢、铜的原子数目比为C：H：Cu=x：（2y+2z）：（x+y）=0.05：0.2：0.1，解得x：y：z=1：1：1，即样品的组成为：CuCO3·Cu(OH)2·H2O 。