19.銅及其化合物在生產、生活中都有廣泛的應用.
一、銅的性質及其應用
兔首和鼠首均為青銅器(銅、錫合金),表面呈綠色,這是銅器長期暴露在空氣中生成了銅銹(銅銹俗稱銅綠).銅綠化學式是Cu
2(OH)
2CO
3,它受熱會分解生成三種氧化物.
(1)青銅器屬于A(填序號).
A.無機材料 B.合成材料 C.復合材料 D.復合肥
(2)銅綠分解的化學方程式為Cu
2(OH)
2CO
3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+H
2O+CO
2↑.
(3)為了弄清銅生成銅綠的條件,某化學實驗小組借鑒課本“鐵釘銹蝕條件的探究”實驗,設計了“銅片銹蝕條件的探究”實驗,實驗如圖1所示(所用銅片潔凈、光亮,試管內的“

”為銅片).

實驗較長時間后,發現D(填試管編號)試管中銅片最先生銹.小組討論后發現實驗還不夠完善,要得出正確的結論,還要補充一個實驗.你認為要補充的一個實驗是:Cu和CO
2、O
2(寫出試管中需要的物質).可以省略不做的實驗是試管ABC(填試管編號).
二、銅的制備研究
銅可采用如下方法制備:
方法一:火法煉銅:Cu
2S+O
2$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+SO
2方法二:濕法煉銅:CuSO
4+Fe=FeSO
4+Cu
(4)上述兩種方法中,你認為哪種方法更好方法二 ,原因是能耗低(寫出1條原因即可).輝銅礦的主要成分為Cu
2S,常用于火法煉銅.若生成過程中銅元素的轉化率為90%,生產64tCu需要含Cu
2S 80%的輝銅礦111 t(取整數).
三、銅的化合物的制備研究
堿式碳酸銅可用于生產木材防腐劑等.工業上可用微蝕刻廢液(含有一定量Cu
2+、H
+、SO
42-、H
2O
2和微量Fe
3+)制備高純度堿式碳酸銅,其制備過程如圖2:

(5)加入試劑1的目的是除去廢液中的酸性物質,試劑1最好選用c(填序號).
a.Fe
2O
3 b. CaCO
3 c.CuO
(6)加入Na
2CO
3沉淀前須除去Fe
3+,否則Fe
2(SO
4)
3會與Na
2CO
3反應,產生一種氣體,同時生成NaFe
3(OH)
6(SO
4)
2沉淀,影響產品質量,6Na
2CO
3+3Fe
2(SO
4)
3+6H
2O
=2NaFe
3(OH)
6(SO
4)
2+6CO
2↑+5Na
2SO
4.
(7)加入Na
2CO
3沉淀時,反應液pH對產品中的SO
42-含量以及反應液中Cu
2+沉淀效率的影響如圖3所示,第二次沉淀時溶液pH最好控制在8.5.

(8)所制得的堿式碳酸銅的組成可表示為:xCuCO
3•yCu(OH)
2•zH
2O.某研究小組設計如圖4實驗裝置測定其中CuCO
3的質量分數(不考慮植物油中溶解CO
2產生的影響).
實驗步驟如下:①連接裝置并檢查裝置氣密性;②準確稱量樣品的質量1.2g;③裝藥品,調節量氣裝置兩邊液面相平,讀取量氣管刻度為10ml;④向錐形瓶內加入50ml(足量)的稀硫酸,充分反應;⑤冷卻到室溫;⑥再次調節量氣裝置兩邊液面相平,讀取量氣管刻度為172ml.
Ⅰ.請將上述實驗步驟補充完整;
Ⅱ.裝置B的作用是干燥二氧化碳,少量植物油的作用是防止二氧化碳溶于水,C中的試劑是c(填字母序號); a.堿石灰 b.濃硫酸 c.無水硫酸銅
Ⅲ.步驟⑥中調節液面相平的操作是將水準管緩慢下移(填“緩慢上移”或“緩慢下移”).
Ⅳ.若標準狀況下,每44g二氧化碳的體積為22.4L.根據實驗數據計算產品中CuCO
3的質量分數(寫出計算過程).(保留到0.1%)
Ⅴ.若其他操作均正確,僅因下列因素可使測定結果偏小的是BCD(填字母序號);
A.步驟③中平視刻度,步驟⑥中仰視讀數
B.硫酸的用量不足
C.量氣管中未加植物油
D.步驟⑥中沒有調節量氣裝置兩邊液面相平,直接讀數
(9)堿式碳酸銅【xCuCO
3•yCu(OH)
2•zH
2O】的熱分解研究.小組同學用熱分析儀對固體進行熱分解,獲得相關數據,繪成的固體質量與分解溫度的關系如圖5.

(已知Cu(OH)
2的分解溫度小于CuCO
3的分解溫度.)
Ⅰ.通過計算可得x:y:z=1:1:1;
Ⅱ.若將16.0g剩余固體繼續加熱到更高的溫度,發現固體質量減少了1.6g后質量不再改變,寫出此過程中可能發生反應的化學方程式:4CuO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu
2O+O
2↑.