Question

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和硫酸铁工艺流程如下：（提示：溶液中当pH=3.8时硫酸铁全部转化为Fe（OH）₃沉淀，pH=6.4时硫酸铜全部转化为Cu（OH）₂沉淀）

（1）氧化铜矿石粉碎的目的是

 

．
（2）写出“酸浸”中Cu₂（OH） ₂CO₃发生反应的化学方程式

 

．
（3）“中和/过滤”中加入CaCO₃的目的是

 

．
（4）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

 

．
（5）Fe（OH）₃与硫酸反应的化学方程式

 

．
（6）“烘干粉碎”的实验结果如表所示．

序号	t/h	t/℃	m/g	x
1	3	80	5	4
2	3	160	10	1
3	4	160	10	0.8
4	4	160	5	0
5	5	80	5	3

硫酸铜晶体（CuSO₄?5H₂O）干燥实验表
表中，m为CuSO₄?5H₂O晶体的质量，x为干燥后所得晶体中结晶水的个数．据此可确定由CuSO₄?5H₂O脱水得流程中所示产品的适宜工艺条件分别为

 

、

 

（分别指出温度和时间）．

Answer 1

考点：物质的相互转化和制备,过滤的原理、方法及其应用,酸的化学性质,盐的化学性质,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：物质的制备

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）根据碳酸钙和酸反应会使溶液酸性降低，利于铁生成氢氧化铁沉淀进行分析；
（4）根据过滤需要的仪器和各仪器的作用选取仪器；
（5）根据氢氧化铁会与硫酸发生中和反应进行分析；
（6）根据表2、图1产物与温度、时间的关系进行分析．

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）碳酸钙和酸反应生成盐和水，降低了溶液的酸性，从而时铁离子水解生成沉淀而除去，所以“中和/过滤”中加入CaCO₃的目的是：适当降低溶液的酸性，使Fe³⁺水解成沉淀而除出；
（4）实验室中过滤操作需要使用的玻璃仪器有盛放溶液的烧杯，起引流作用的玻璃棒，过滤作用的漏斗，所以实验室中过滤操作需要使用的玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒、漏斗；
（5）氢氧化铁和硫酸反应生成硫酸铁和水，化学方程式为：2Fe（OH）₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+6H₂O；
（6）由CuSO₄?5H₂O脱水得CuSO₄?H₂O结合表2知，要想得到目标产物，适宜的温度和时间分别是160℃、3h．
故答案为：（1）增大反应物的接触面积，加快化学反应速率；
（2）Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄+3H₂O+CO₂↑；
（3）适当降低溶液的酸性，使Fe³⁺水解成沉淀而除出；
（4）烧杯、玻璃棒、漏斗；
（5）2Fe（OH）₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+6H₂O；
（6）160℃、3h．

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（6）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．