Question

堿式碳酸銅[Cu₂（OH）₂C0₃]是一種用途廣泛的化工原料．工業(yè)上可用電子工業(yè)中刻蝕線路板的酸性廢液（主要成分有FeCl₃、CuCl₂、FeCl₂）制備，其制備過程如圖：

查閱資料知，通過調節(jié)溶液的酸堿性可使Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺生成沉淀的pH如下：

物質	Cu（OH）2	Fe（OH）2	Fe（OH）3
開始沉淀pH	6.0	7.5	1，4
沉淀完全pH	13	14	3.7

（1）氯酸鈉的作用是

 

；
（2）調節(jié)溶液A的pH范圍為

 

，可以選擇的試劑是

 

．（填序號）．
a．氨水    b．硫酸銅    c．氫氧化銅    d．碳酸銅
（3）反應B的溫度要控制在60℃左右，且保持恒溫，可采用的加熱方法是

 

．
（4）已知濾液中含有碳酸氫鈉，寫出生成堿式碳酸銅的離子方程式：

 

．
（5）過濾得到的產品洗滌時，如何判斷產品已經洗凈

 

．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題

分析：由流程圖可知：刻蝕廢液加入NaClO₃把亞鐵離子氧化為鐵離子，調節(jié)pH除掉鐵離子，濾渣為Fe（OH）₃，向CuCl₂溶液中加入碳酸鈉固體，過濾得到堿式碳酸銅．
（1）氯酸鈉是氧化劑，氧化亞鐵離子為鐵離子易于除去；
（2）調節(jié)pH使得鐵離子沉淀完全，而銅離子不能開始沉淀，為了不引入雜質，選合適的堿性物質調節(jié)pH；
（3）溫度低于100℃，為了便于控制溫度，可采取水浴加熱的方法；
（4）根據題給信息，銅離子和碳酸根離子反應生成堿式碳酸銅和碳酸氫根離子，據此寫出反應的離子方程式；
（5）設計實驗檢驗濾液中是否含有氯離子證明是否洗滌干凈．

解答： 解：由流程圖可知：刻蝕廢液加入NaClO₃把Fe²⁺氧化為Fe³⁺，調節(jié)pH除掉鐵離子，濾渣為Fe（OH）₃，向CuCl₂溶液中加入碳酸鈉固體，過濾得到堿式碳酸銅．
（1）酸性刻蝕廢液（主要成分有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、H ⁺、Cl^-）制備堿式碳酸銅，需除去雜質離子，而亞鐵離子形成沉淀比銅離子還難，故需把亞鐵離子轉化為鐵離子，加入氯酸鈉的作用是氧化亞鐵離子為鐵離子，調節(jié)溶液pH易于把鐵離子沉淀除去，故答案為：將Fe²⁺氧化成Fe³⁺；
（2）調節(jié)pH使得鐵離子沉淀完全，鐵離子沉淀完全pH為3.7，銅離子開始沉淀pH為6.0，故應控制pH為3.7-6.0，使鐵離子沉淀完全而銅離子不沉淀；
氨水會引入雜質離子，硫酸銅不能使溶液pH升高，氫氧化銅和碳酸銅能和氫離子反應，能調節(jié)pH，且不會引入雜質，可用作調節(jié)pH的試劑；
故答案為：3.7-6.0；cd；
（3）反應B的溫度要控制在60℃左右，且保持恒溫，可采用水浴加熱的方法，便于控制溫度；
故答案為：水浴加熱；
（4）根據題給信息，銅離子和碳酸根離子反應生成堿式碳酸銅和碳酸氫根離子，反應的離子方程式為：2Cu²⁺+3CO₃^2-+2H₂O=Cu₂（OH）₂C0₃↓+2HCO₃^-，
故答案為：2Cu²⁺+3CO₃^2-+2H₂O=Cu₂（OH）₂C0₃↓+2HCO₃^-；
（5）沉淀表面會含有氯化鈉溶液，設計實驗檢驗是否含有氯離子的方法可以檢驗是否洗滌干凈，實驗設計為：取最后一次洗滌液，加入硝酸銀、稀硝酸，無沉淀生成則表明已洗滌干凈，故答案為：取最后一次洗滌液，加入硝酸銀、稀硝酸，無沉淀生成則表明已洗滌干凈．

點評：本題考查了制備實驗方案的設計，中等難度，注重了基本操作的考查，書寫離子反應方程式為難點，需要結合題給信息，根據電荷守恒和原子守恒寫出正確的方程式．