Question

生活中铜器保存不当易生成铜锈，又称铜绿，其主要成分是碱式碳酸铜（Cu₂(OH)₂CO₃），碱式碳酸铜是一种用途广泛的工业原料。

（1）根据铜绿的化学式推断，铜生锈的条件除了水和氧气外，还需要_________（填化学式）．

（2）铜绿不稳定，在加热的条件下生成氧化铜、水和二氧化碳，写出该反应的化学方程式   ____。

（3）用甲、乙、丙三套装置组合后检验铜绿分解的生成物中有水和二氧化碳，仪器的接口顺序为e- ____— __— ___。（资料链接：无水硫酸铜遇水变蓝色）

 

（4）用辉铜矿（主要成分为Cu₂S，还含有少量Fe₂O₃、SiO₂ 杂质）制备铜绿流程如下：

 

①部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的 pH 范围如下表所示。调节 pH，使Fe³⁺完全沉淀而Cu²⁺不沉淀，则 pH 的范围应控制在 _____。

氢氧化物	Mn(OH)2	Fe(OH)3	Cu(OH)2
开始沉淀的pH	8.3	2.7	4.4
完全沉淀的pH	9.8	3.7	6.4

②（Ⅱ）因为辉铜矿中含有少量Fe₂O₃，Fe₂O₃可与稀硫酸反应，故反应池中发生的反应还有：

（Ⅰ）2MnO₂+Cu₂S+4H₂SO₄=S+2CuSO₄+2MnSO₄+4H₂O。

_____。

③结晶池中温度须控制在 70℃-80℃，如果出现_________（填写实验现象），说明温度过高。

（5）为了从某铜绿样品中制得金属铜，同时测定碱式碳酸铜的含量。小王同学设计了如下图所示的实验装置，回答下列问题：（资料链接：无水碳酸铜遇水变蓝色）

 

Ⅰ.实验开始时，应先_________再_________（填序号），观察到玻璃管中出现红色固体。

①通入H₂ 排尽空气    ②点燃酒精灯加热

Ⅱ.碱式碳酸铜晶体化学式：CuCO₃·Cu(OH)₂·2H₂O，相对分子质量为 258。若样品为 20g，反应结束后 B、D 装置分别增重 2.7g 和 2.2g。

计算：①生成二氧化碳  _____g。

②该样品中碱式碳酸铜晶体的纯度。________（写出计算过程，保留到小数点后一位）

Answer

CO2 Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O e a b 3.7～4.4 Fe2O3+3H2SO4 =Fe2(SO4)3+3H2O 黑色固体 ① ② 2.2 64.5%

【解析】

（1）根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变，根据铜绿的化学式可知，铜绿中含Cu、H、O、C，故反应物中也应含Cu、C、H、O，故铜生锈，一定有含碳元素的物质参与了反应，空气中含碳元素的物质是二氧化碳，故铜生锈的条件除了水和氧气外，还需要CO2。

（2）铜绿不稳定，在加热的条件下生成氧化铜、水和二氧化碳，反应的化学方程式为： Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O。

（3）无水硫酸铜是一种白色粉末，遇水变蓝色，可用来检验是否有水。检验二氧化碳用澄清石灰水，二氧化碳从长导气管进入，澄清石灰水中含有水，故先检验水是否存在，后检验二氧化碳是否存在。故用甲、乙、丙三套装置组合后检验铜绿分解的生成物中有水和二氧化碳，仪器的接口顺序为e—-a— b— d。

（4）①根据表中数据可知，Fe3+完全沉淀的pH是3.7， Cu2+开始沉淀的pH是4.4，故要使 Fe3+完全沉淀而 Cu2+不沉淀，则 pH 的范围应控制在3.7～4.4。

②（Ⅱ）因为辉铜矿中含有少量 Fe2O3，Fe2O3可与稀硫酸反应生成硫酸铁和水，故反应池中发生的反应还有：Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O。

③因为碱式碳酸铜不稳定，在加热的条件下生成氧化铜、水和二氧化碳，氧化铜是黑色固体，所以如果有黑色物质出现，说明温度过高。

（5）Ⅰ.任何可燃性气体与空气混合都有一个爆炸极限，在爆炸极限范围之内，遇到明火会发生爆炸，所以实验开始时，应先通入 H2 排尽空气，再点燃酒精灯加热。，故填：①、②；

Ⅱ.装置B是吸收生成的水，增加的质量是生成水的质量，装置D是吸收生成的二氧化碳，增加的质量是生成二氧化碳的质量。碱式碳酸铜晶体化学式：CuCO3·Cu(OH)2·2H2O，相对分子质量为 258。若样品为 20g，反应结束后 B、D 装置分别增重 2.7g 和 2.2g。

①则生成二氧化碳的质量为2.2g。

②设样品中碱式碳酸铜晶体的质量为x。

，解得x=1.29g

该样品中碱式碳酸铜晶体的纯度为：=64.5%。