Question

氧化銅礦石含有CuO、Cu₂（OH）₂CO₃和Fe₂O₃，還含有一些不溶于水、不溶于酸的其他雜質．銅、鐵是畜禽所必需的微量元素．某飼料廠聯合生產硫酸銅和硫酸鐵工藝流程如下：（提示：溶液中當pH=3.8時硫酸鐵全部轉化為Fe（OH）₃沉淀，pH=6.4時硫酸銅全部轉化為Cu（OH）₂沉淀）

（1）氧化銅礦石粉碎的目的是

 

．
（2）寫出“酸浸”中Cu₂（OH） ₂CO₃發(fā)生反應的化學方程式

 

．
（3）“中和/過濾”中加入CaCO₃的目的是

 

．
（4）上述工藝流程中多處涉及“過濾”，實驗室中過濾操作需要使用的玻璃儀器有

 

．
（5）Fe（OH）₃與硫酸反應的化學方程式

 

．
（6）“烘干粉碎”的實驗結果如表所示．

序號	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

硫酸銅晶體（CuSO₄?5H₂O）干燥實驗表
表中，m為CuSO₄?5H₂O晶體的質量，x為干燥后所得晶體中結晶水的個數．據此可確定由CuSO₄?5H₂O脫水得流程中所示產品的適宜工藝條件分別為

 

、

 

（分別指出溫度和時間）．

Answer 1

考點：物質的相互轉化和制備,過濾的原理、方法及其應用,酸的化學性質,鹽的化學性質,書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式

專題：物質的制備

分析：（1）根據反應物的接觸面積與反應速率成正比進行分析；
（2）根據堿式碳酸銅和稀硫酸反應會生成硫酸銅、水和二氧化碳進行分析；
（3）根據碳酸鈣和酸反應會使溶液酸性降低，利于鐵生成氫氧化鐵沉淀進行分析；
（4）根據過濾需要的儀器和各儀器的作用選取儀器；
（5）根據氫氧化鐵會與硫酸發(fā)生中和反應進行分析；
（6）根據表2、圖1產物與溫度、時間的關系進行分析．

解答：解：（1）反應物的接觸面積與反應速率成正比，將氧化銅礦石粉碎，增大了反應物的接觸面積，加快了反應速率，氧化銅礦石粉碎的目的是：增大反應物的接觸面積，加快化學反應速率；
（2）堿式碳酸銅和稀硫酸反應生成硫酸銅、水和二氧化碳，
化學方程式為：Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄+3H₂O+CO₂↑；
（3）碳酸鈣和酸反應生成鹽和水，降低了溶液的酸性，從而時鐵離子水解生成沉淀而除去，所以“中和/過濾”中加入CaCO₃的目的是：適當降低溶液的酸性，使Fe³⁺水解成沉淀而除出；
（4）實驗室中過濾操作需要使用的玻璃儀器有盛放溶液的燒杯，起引流作用的玻璃棒，過濾作用的漏斗，所以實驗室中過濾操作需要使用的玻璃儀器有：燒杯、玻璃棒、漏斗；
（5）氫氧化鐵和硫酸反應生成硫酸鐵和水，化學方程式為：2Fe（OH）₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+6H₂O；
（6）由CuSO₄?5H₂O脫水得CuSO₄?H₂O結合表2知，要想得到目標產物，適宜的溫度和時間分別是160℃、3h．
故答案為：（1）增大反應物的接觸面積，加快化學反應速率；
（2）Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄+3H₂O+CO₂↑；
（3）適當降低溶液的酸性，使Fe³⁺水解成沉淀而除出；
（4）燒杯、玻璃棒、漏斗；
（5）2Fe（OH）₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+6H₂O；
（6）160℃、3h．

點評：本題考查了制備實驗方案設計，涉及知識點較多，明確物質的性質是解本題關鍵，難點是（6）中溫度和時間的選取，明確圖表的含義即可得出正確結論，同時考查學生分析問題和解決問題的能力，難度中等．