Question

碱式碳酸铜[Cu₂（OH）₂C0₃]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，其制备过程如图：

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：

 

．
（5）过滤得到的产品洗涤时，如何判断产品已经洗净

 

．

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：由流程图可知：刻蚀废液加入NaClO₃把亚铁离子氧化为铁离子，调节pH除掉铁离子，滤渣为Fe（OH）₃，向CuCl₂溶液中加入碳酸钠固体，过滤得到碱式碳酸铜．
（1）氯酸钠是氧化剂，氧化亚铁离子为铁离子易于除去；
（2）调节pH使得铁离子沉淀完全，而铜离子不能开始沉淀，为了不引入杂质，选合适的碱性物质调节pH；
（3）温度低于100℃，为了便于控制温度，可采取水浴加热的方法；
（4）根据题给信息，铜离子和碳酸根离子反应生成碱式碳酸铜和碳酸氢根离子，据此写出反应的离子方程式；
（5）设计实验检验滤液中是否含有氯离子证明是否洗涤干净．

解答： 解：由流程图可知：刻蚀废液加入NaClO₃把Fe²⁺氧化为Fe³⁺，调节pH除掉铁离子，滤渣为Fe（OH）₃，向CuCl₂溶液中加入碳酸钠固体，过滤得到碱式碳酸铜．
（1）酸性刻蚀废液（主要成分有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、H ⁺、Cl^-）制备碱式碳酸铜，需除去杂质离子，而亚铁离子形成沉淀比铜离子还难，故需把亚铁离子转化为铁离子，加入氯酸钠的作用是氧化亚铁离子为铁离子，调节溶液pH易于把铁离子沉淀除去，故答案为：将Fe²⁺氧化成Fe³⁺；
（2）调节pH使得铁离子沉淀完全，铁离子沉淀完全pH为3.7，铜离子开始沉淀pH为6.0，故应控制pH为3.7-6.0，使铁离子沉淀完全而铜离子不沉淀；
氨水会引入杂质离子，硫酸铜不能使溶液pH升高，氢氧化铜和碳酸铜能和氢离子反应，能调节pH，且不会引入杂质，可用作调节pH的试剂；
故答案为：3.7-6.0；cd；
（3）反应B的温度要控制在60℃左右，且保持恒温，可采用水浴加热的方法，便于控制温度；
故答案为：水浴加热；
（4）根据题给信息，铜离子和碳酸根离子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）₂C0₃↓+2HCO₃^-，
故答案为：2Cu²⁺+3CO₃^2-+2H₂O=Cu₂（OH）₂C0₃↓+2HCO₃^-；
（5）沉淀表面会含有氯化钠溶液，设计实验检验是否含有氯离子的方法可以检验是否洗涤干净，实验设计为：取最后一次洗涤液，加入硝酸银、稀硝酸，无沉淀生成则表明已洗涤干净，故答案为：取最后一次洗涤液，加入硝酸银、稀硝酸，无沉淀生成则表明已洗涤干净．

点评：本题考查了制备实验方案的设计，中等难度，注重了基本操作的考查，书写离子反应方程式为难点，需要结合题给信息，根据电荷守恒和原子守恒写出正确的方程式．