Question

碱式碳酸铜[Cu₂（OH）₂CO₃]是一种用途广泛的化工原料．工业上可用电子工业中刻蚀线路板的酸性废液（主要成分有FeCl₃、CuCl₂、FeCl₂）制备，其制备过程如下：

查阅资料知，通过调节溶液的酸碱性可使Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺生成沉淀的pH如下：

物质	Cu（OH）2	Fe（OH）2	Fe（OH）3
开始沉淀pH	6.0	7.5	1.4
沉淀完全pH	13	14	3.7

（1）氯酸钠的作用是

 

；
（2）调节溶液A的pH范围为

 

，可以选择的试剂是

 

．（填序号）
a．氨水    b．硫酸铜    c．氢氧化铜    d．碳酸铜
（3）反应B的温度要控制在60℃左右，且保持恒温，可采用的加热方法是

 

．
（4）已知滤液中含有碳酸氢钠，写出生成碱式碳酸铜的离子方程式：

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：根据流程可知，废液中加入次氯酸钠将亚铁离子氧化成铁离子，然后用氢氧化铜或碳酸铜调节溶液的pH生成氢氧化铁除去铁离子，过滤后加入碳酸钠溶液生成碱式碳酸铜，过滤后得到碱式碳酸铜，
（1）亚铁离子不容易除去，需要加入次氯酸钠将亚铁离子氧化成铁离子，便于除去杂质；
（2）根据铁离子完全沉淀、氢氧化铜开始沉淀的pH确定溶液A的pH；
（3）根据反应温度需要控制在60℃左右分析加热方法；
（4）根据题中信息判断反应物为铜离子、碳酸根离子，反应产物为碱式碳酸铜和碳酸氢根离子，据此写出反应的离子方程式．

解答： 解：根据流程可知，制备碱式碳酸铜的方法为：废液中加入次氯酸钠将亚铁离子氧化成铁离子，然后用氢氧化铜或碳酸铜调节溶液的pH生成氢氧化铁除去铁离子，过滤后加入碳酸钠溶液生成碱式碳酸铜，过滤后得到碱式碳酸铜，
（1）由于沉淀氢氧化亚铁的pH大于沉淀氢氧化铁的pH，所以应该把亚铁离子氧化生成铁离子，然后再沉淀，所以氯酸钠的作用是将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，
故答案为：将Fe²⁺氧化成Fe³⁺；
（2）根据表中数据可知，要沉淀氢氧化铁，而不沉淀氢氧化铜，则溶液的pH应该控制在3.7～6.0之间；
制备碱式碳酸铜，由于不能引入杂质，所以选择的试剂可以为氢氧化铜、氧化铜，故cd正确，
故答案为：3.7～6.0；cd；
（3）要控制在60℃左右，且保持恒温，可通过水浴加热的方法完成，
故答案为：水浴加热；
（4）铜离子、碳酸根离子和水反应生成碱式碳酸铜和碳酸氢根离子，反应的离子方程式为：2Cu²⁺+3CO₃^2-+2H₂O=Cu₂（OH）₂CO₃+2HCO₃^-，
故答案为：2Cu²⁺+3CO₃^2-+2H₂O=Cu₂（OH）₂CO₃+2HCO₃^-．

点评：本题考查通过碱式碳酸铜的制备，考查了物质实验方案的设计原则，题目难度中等，明确制备流程及反应原理为解答此类题关键，注意选用的除杂试剂既能够除去杂质，还不能引进新的杂质离子，试题侧重考查了学生的分析、理解能力及化学实验能力．