Question

某銅礦石中銅元素含量較低，且含有鐵、鎂、鈣等雜質離子。某小組在實驗室 中用浸出-萃取法制備硫酸銅：

（1）操作I為_______。操作II用到的玻璃儀器有燒杯_______

（2）操作II、操作III的主要目的是_______、富集銅元素。

（3）小組成員利用CuSO₄溶液與Na₂CO₃溶液混合反應，制備環保型木材防腐劑Cu₂(OH)₂CO₃懸濁液。多次實驗發現所得藍色懸濁液顏色略有差異，查閱資料表明，可能由于條件控制不同使其中混有較多Cu(OH)₂或Cu₄(OH)₆SO₄。

已知Cu(OH)₂、Cu₂(OH)₂CO₃、Cu₄ ((OH)₆SO₄均難溶于水，可溶于酸；分解溫度依次為 80℃、200℃、300℃。

設計實驗檢驗懸濁液成分，完成表中內容。

限選試劑：2mol•L^－1 HCl、1 mol•L^－1 H₂SO₄、0.1 mol•L^－1 NaOH、0.1 mol•L^－1 BaCl₂、蒸餾水。儀器和用品自選。

實驗步驟	預期現象和結論
步驟1：取少量懸濁液，過濾，充分洗滌后，取濾渣于試管中，_______________________________________________________________	說明懸濁液中混__________________________________________,有Cu4( OH)6SO4。
步驟2：另取少量懸濁液于試管中，____________________________	______________， 說明懸濁液中混有Cu( OH) 2。

 

  （4）上述實驗需要100mL 0.5 mol•L^－1的CuSO₄溶液，配制時需稱取_______gCuSO₄•5H₂O (化學式量：250)。

 

Answer 1

【答案】

（17分）

（1）（共4分）管壁內有淡黃色固體生成（2分）  稀釋濃硫酸，防止硫化氫被氧化（2分）

（2）（共6分）濃氨水、生石灰（或堿石灰、固體NaOH，4分）    保持集氣瓶內外氣壓平衡（1分），以便左右兩邊產生的氣體順利導入 （1分）

（3）（共7分）①放低（或移動）水準管位置（2分 ），使水準管、量氣管內液面相平（2分）   ②70.00%（3分）

【解析】

試題分析：（1）依題意，二氧化硫氣體與硫化氫氣體反應生成單質硫和水，由此推斷反應現象為管壁內有淡黃色固體生成、有液滴生成；由于硫化氫能被濃硫酸氧化，則硫化亞鐵出加水的目的是稀釋濃硫酸，防止稀硫酸與硫化亞鐵反應放出的硫化氫氣體被濃硫酸氧化；（2）根據二氧化硫的性質推斷，右側Y型管的作用是制取氨氣，由于無加熱儀器，則選擇的試劑為濃氨水液體和生石灰或堿石灰或氫氧化鈉固體，產生的氨氣溶于BaCl₂溶液，得到堿性溶液，再通入二氧化硫氣體時，二氧化硫與氨水反應生成亞硫酸銨，亞硫酸銨與BaCl₂溶液發生復分解反應，可以得到白色BaSO₃沉淀和NH₄Cl溶液；導管A的作用是保持集氣瓶內外氣壓平衡，以便左右兩邊產生的氣體順利導入；（3）讀數時，應放低（或移動）水準管位置，使水準管中的液面高于量氣管中液面相平，以免造成誤差；防止倒吸；設鐵鎂合金含有xmolFe、ymolMg，根據m=n•M，則①56x+24y=0.080；由于Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑、Mg+2HCl=MgCl₂+H₂↑中的系數之比等于物質的量之比，充分反應后得到氫氣的物質的量為(x+y)mol；由于初末讀數相差(45.80—1.00)mL=(45.80—1.00)×10^—3L，說明充分反應后得到氫氣的體積為(45.80—1.00)×10^—3L；由于n=V/V_m，根據氫氣的物質的量相等可得：②x+y =；解①②可得：x=0.001，y=0.001，則合金中鐵的質量為0.056g，鎂為0.024g，所以合金中鐵的質量分數為×100%=70%。

考點：考查綜合實驗和化學計算，涉及實驗現象的描述、解釋原因、制取氨氣的試劑、解釋目的、量氣方法、物質的量在化學方程式計算中的應用、摩爾質量、氣體摩爾體積、質量分數等。