Question

某铜矿石中铜元素含量较低，且含有铁、镁、钙等杂质离子。某小组在实验室 中用浸出-萃取法制备硫酸铜：

（1）操作I为_______。操作II用到的玻璃仪器有烧杯_______

（2）操作II、操作III的主要目的是_______、富集铜元素。

（3）小组成员利用CuSO₄溶液与Na₂CO₃溶液混合反应，制备环保型木材防腐剂Cu₂(OH)₂CO₃悬浊液。多次实验发现所得蓝色悬浊液颜色略有差异，查阅资料表明，可能由于条件控制不同使其中混有较多Cu(OH)₂或Cu₄(OH)₆SO₄。

已知Cu(OH)₂、Cu₂(OH)₂CO₃、Cu₄ ((OH)₆SO₄均难溶于水，可溶于酸；分解温度依次为 80℃、200℃、300℃。

设计实验检验悬浊液成分，完成表中内容。

限选试剂：2mol•L^－1 HCl、1 mol•L^－1 H₂SO₄、0.1 mol•L^－1 NaOH、0.1 mol•L^－1 BaCl₂、蒸馏水。仪器和用品自选。

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取少量悬浊液，过滤，充分洗涤后，取滤渣于试管中，_______________________________________________________________	说明悬浊液中混__________________________________________,有Cu4( OH)6SO4。
步骤2：另取少量悬浊液于试管中，____________________________	______________， 说明悬浊液中混有Cu( OH) 2。

 

  （4）上述实验需要100mL 0.5 mol•L^－1的CuSO₄溶液，配制时需称取_______gCuSO₄•5H₂O (化学式量：250)。

 

Answer 1

【答案】

（17分）

（1）（共4分）管壁内有淡黄色固体生成（2分）  稀释浓硫酸，防止硫化氢被氧化（2分）

（2）（共6分）浓氨水、生石灰（或碱石灰、固体NaOH，4分）    保持集气瓶内外气压平衡（1分），以便左右两边产生的气体顺利导入 （1分）

（3）（共7分）①放低（或移动）水准管位置（2分 ），使水准管、量气管内液面相平（2分）   ②70.00%（3分）

【解析】

试题分析：（1）依题意，二氧化硫气体与硫化氢气体反应生成单质硫和水，由此推断反应现象为管壁内有淡黄色固体生成、有液滴生成；由于硫化氢能被浓硫酸氧化，则硫化亚铁出加水的目的是稀释浓硫酸，防止稀硫酸与硫化亚铁反应放出的硫化氢气体被浓硫酸氧化；（2）根据二氧化硫的性质推断，右侧Y型管的作用是制取氨气，由于无加热仪器，则选择的试剂为浓氨水液体和生石灰或碱石灰或氢氧化钠固体，产生的氨气溶于BaCl₂溶液，得到碱性溶液，再通入二氧化硫气体时，二氧化硫与氨水反应生成亚硫酸铵，亚硫酸铵与BaCl₂溶液发生复分解反应，可以得到白色BaSO₃沉淀和NH₄Cl溶液；导管A的作用是保持集气瓶内外气压平衡，以便左右两边产生的气体顺利导入；（3）读数时，应放低（或移动）水准管位置，使水准管中的液面高于量气管中液面相平，以免造成误差；防止倒吸；设铁镁合金含有xmolFe、ymolMg，根据m=n•M，则①56x+24y=0.080；由于Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑、Mg+2HCl=MgCl₂+H₂↑中的系数之比等于物质的量之比，充分反应后得到氢气的物质的量为(x+y)mol；由于初末读数相差(45.80—1.00)mL=(45.80—1.00)×10^—3L，说明充分反应后得到氢气的体积为(45.80—1.00)×10^—3L；由于n=V/V_m，根据氢气的物质的量相等可得：②x+y =；解①②可得：x=0.001，y=0.001，则合金中铁的质量为0.056g，镁为0.024g，所以合金中铁的质量分数为×100%=70%。

考点：考查综合实验和化学计算，涉及实验现象的描述、解释原因、制取氨气的试剂、解释目的、量气方法、物质的量在化学方程式计算中的应用、摩尔质量、气体摩尔体积、质量分数等。