Question

（2013?江蘇二模）氧化銅礦石含有CuO和Cu₂（OH）₂CO₃，還含有Fe₂O₃、FeO和SiO₂等．銅、鐵是畜禽所必需的微量元素．某飼料廠聯(lián)合生產(chǎn)硫酸銅和硫酸亞鐵工藝流程如下：

（1）氧化銅礦石粉碎的目的是

增大接觸面積，加快化學(xué)反應(yīng)速率

．
（2）寫出“酸浸”中Cu₂（OH）₂CO₃發(fā)生反應(yīng)的離子方程式

Cu₂（OH）₂CO₃+4H⁺=2Cu²⁺+3H₂O+CO₂↑

．
（3）“中和/過濾”中加入CaCO₃的目的是

適當(dāng)降低溶液的酸性，使Fe³⁺水解成沉淀而除出

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

燒杯、玻璃棒、漏斗

．
（5）加入鐵屑的作用是

使母液中Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe²⁺、除去Cu²⁺

、

提高硫酸亞鐵晶體的純度

．
（6）表2和圖1為“烘干粉碎”的試驗(yàn)結(jié)果．
表2．硫酸銅晶體（CuSO₄?5H₂O）干燥試驗(yàn)表

序號(hào)	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
6	5	160	15	1

表2中，m為CuSO₄?5H₂O晶體的質(zhì)量，x為干燥后所得晶體中結(jié)晶水的個(gè)數(shù)．據(jù)此可確定由CuSO₄?5H₂O和FeSO₄?7H₂O脫水得流程中所示產(chǎn)品的適宜工藝條件分別為

160℃、3h

，

125（±5）℃、4.0h

（分別指出兩條件的溫度和時(shí)間）．

Answer 1

分析：（1）反應(yīng)物的接觸面積與反應(yīng)速率成正比；
（2）堿式碳酸銅和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、水和二氧化碳；
（3）碳酸鈣和酸反應(yīng)而使溶液酸性降低，利于鐵生成氫氧化鐵沉淀；
（4）根據(jù)各儀器的作用選取儀器；
（5）鐵能和銅離子、鐵離子反應(yīng)；
（6）根據(jù)表2、圖1產(chǎn)物與溫度、時(shí)間的關(guān)系分析．

解答：解：（1）反應(yīng)物的接觸面積與反應(yīng)速率成正比，將氧化銅礦石粉碎，增大了反應(yīng)物的接觸面積，加快了反應(yīng)速率，
故答案為：增大接觸面積，加快化學(xué)反應(yīng)速率；
（2）堿式碳酸銅和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、水和二氧化碳，離子方程式為：Cu₂（OH）₂CO₃+4H⁺=2Cu²⁺+3H₂O+CO₂↑，故答案為：Cu₂（OH）₂CO₃+4H⁺=2Cu²⁺+3H₂O+CO₂↑；
（3）碳酸鈣和酸反應(yīng)生成鹽和水，降低了溶液的酸性，從而時(shí)鐵離子水解生成沉淀而除去，
故答案為：適當(dāng)降低溶液的酸性，使Fe³⁺水解成沉淀而除出；
（4）實(shí)驗(yàn)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，
故答案為：燒杯、玻璃棒、漏斗；
（5）母液中含有鐵離子和銅離子，鐵能和鐵離子、銅離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成亞鐵離子和銅單質(zhì)，從而提高硫酸亞鐵晶體的純度，故答案為：使母液中Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe²⁺、除去Cu²⁺，提高硫酸亞鐵晶體的純度；
（6）由CuSO₄?5H₂O脫水得CuSO₄?H₂O結(jié)合表2知，要想得到目標(biāo)產(chǎn)物，適宜的溫度和時(shí)間分別是160℃、3h，
由FeSO₄?7H₂O脫水得FeSO₄?3H₂O結(jié)合圖1知，要想得到目標(biāo)產(chǎn)物，溫度和時(shí)間分別是125（±5）℃、4.0h，
故答案為：160℃、3h，125（±5）℃、4.0h．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了制備實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，涉及知識(shí)點(diǎn)較多，明確物質(zhì)的性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是（6）中溫度和時(shí)間的選取，明確圖表的含義即可得出正確結(jié)論，同時(shí)考查學(xué)生分析問題和解決問題的能力，難度中等．