Question

13．堿式碳酸銅是一種化工原料，化學式用mCu（OH）₂•nCuCO₃表示．實驗室以廢銅屑為原料制取堿式碳酸銅的步驟如下：
Ⅰ．用廢銅屑制硫酸銅
方案1：將濃硫酸加入盛有廢銅屑的大試管中加熱，充分反應后過濾得到硫酸銅溶液．
方案2：將廢銅屑在空氣中充分灼燒，殘留固體溶于稀硫酸．
Ⅱ．堿式碳酸銅的制備流程如下：
CuSO₄和Na₂CO₃混合液$→_{①}^{加熱到70℃}$$→_{②}^{NaOH溶液，調pH=8.5}$$→_{③}^{過濾}$$→_{④}^{洗滌，烘干}$堿式碳酸銅
請回答下列問題：
（1）制備硫酸銅的最佳方案為方案2（選填“方案1”或“方案2”），原因是方案2無染污，且節(jié)約原料．
（2）步驟①的加熱方法為水浴加熱；步驟③過濾后，濾液中有SO${\;}_{4}^{2-}$，檢驗SO${\;}_{4}^{2-}$的方法是取濾液少許，加入鹽酸無明顯現象，加入氯化鋇有白色沉淀生成．
（3）步驟④洗滌的目的是除去產品表面雜質．
（4）測定堿式碳酸銅組成的方法主要有如下兩種：
方法1：灼燒法．取34.6g mCu（OH）₂•nCuCO₃，在硬質試管中灼燒，將氣體產物依次通過足量的濃硫酸、足量的堿石灰中，完全吸收后濃硫酸增重1.8g，堿石灰增重8.8g．
方法2：還原法．取一定量mCu（OH）₂•nCuCO₃在氫氣中加強熱，測反應后殘留固體的質量．
①利用方法1的數據推算堿式碳酸銅的化學式為Cu（OH）₂•2CuCO₃．
②配平方法2的化學方程式：
mCu（OH）₂•nCuCO₃+（m+n）H₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（m+n）Cu+nCO₂+（2m+n）H₂O．

Answer 1

分析 （1）從是否產生污染和原料的利用率角度分析考慮；
（2）溫度恒定受熱均勻，便于控制的角度分析；檢驗硫酸根應先加入鹽酸，無現象再加入氯化鋇；
（3）洗滌的目的除去表面附著的雜質；
（4）①濃硫酸吸收水，堿石灰吸收二氧化碳，所以由題可知：n（H₂O）=$\frac{1.8g}{18g/mol}$=0.1 mol，n（CO₂）=$\frac{8.8g}{44g/mol}$=0.2 mol，所以的最簡正整為：m=1，n=2，由此分析解答；
②根據原子守恒配平，來確定各物質前面的系數．

解答 解：（1）方案1和方案2相比較，方案1產生污染性氣體，且生成相同物質的量的硫酸銅時，方案1消耗的硫酸多，
故答案為：方案2；方案2無染污，且節(jié)約原料；
（2）溫度恒定受熱均勻，便于控制的角度分析，用水浴加熱；檢驗硫酸根應先加入鹽酸，排除CO₃^2-、SO₃^2- 以及Ag⁺的干擾，再加入氯化鋇溶液有白色沉淀生成，則含有SO₄^2-，故答案為：水浴加熱；取濾液少許，加入鹽酸無明顯現象，加入氯化鋇有白色沉淀生成；
（3）沉淀表面附有可溶性的離子應洗滌除去，故答案為：除去產品表面雜質；
（4）①濃硫酸吸收水，堿石灰吸收二氧化碳，所以由題可知：n（H₂O）=$\frac{1.8g}{18g/mol}$=0.1 mol，n（CO₂）=$\frac{8.8g}{44g/mol}$=0.2 mol，所以的最簡正整為：m=1，n=2，則該堿式碳酸銅的化學式為：Cu（OH）₂•2CuCO₃，故答案為：Cu（OH）₂•2CuCO₃；
②根據原子守恒配平得：mCu（OH）₂•nCuCO₃+（m+n）H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（m+n）Cu+nCO₂+（2m+n）H₂O，故答案為：（m+n）；（m+n）；n；（2m+n）．

點評 本題考查制備硫酸銅和硫酸根離子的檢驗的實驗設計和化學式的確定，明確離子的性質是解答本題關鍵，題目難度中等．