Question

已知堿式碳酸銅[Cu₂（OH）₂CO₃]受熱易分解、能與酸反應(yīng)．孔雀石主要含Cu₂（OH）₂CO₃，還含少量Fe、Si的化合物．某學(xué)校化學(xué)研究小組以孔雀石為原料制備CuSO₄?5H₂O的流程如下：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）流程中，X的化學(xué)式是

 

；由溶液B獲得CuSO₄?5H₂O，需要經(jīng)過(guò)加熱蒸發(fā)、

 

、過(guò)濾等操作．
（2）若通過(guò)置換反應(yīng)由溶液B制備金屬銅，反應(yīng)的化學(xué)方程式是

 

．
若選用下列物質(zhì)與氧化銅反應(yīng)制備銅，寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式：
①選用非金屬單質(zhì)

 

：
②選用氧化物

 

．
（3）工業(yè)上用焦炭在高溫電爐中還原SiO：可得到含有少量雜質(zhì)的Si和CO，反應(yīng)的化學(xué)方程式是

 

，該反應(yīng)類(lèi)型為

 

．

Answer 1

分析：本題屬于一道綜合性的解答題，包括的知識(shí)點(diǎn)比較多，由孔雀石制備五水硫酸銅的原理不難知道X為稀硫酸，因?yàn)樾枰�利用重結(jié)晶技術(shù)對(duì)制備的五水硫酸銅進(jìn)行提純，所以離不開(kāi)冷卻結(jié)晶．根據(jù)金屬活性順序及氧化-還原反應(yīng)和置換反應(yīng)原理不難解決金屬銅的制備和還原氧化硅的問(wèn)題．

解答：解：（1）①孔雀石的主要成分是Cu₂（OH）₂CO₃，其主要雜質(zhì)為Fe、Si等，是以鐵鹽或者鐵的氧化物形式存在，而S是以二氧化硅的形式存在，二氧化硅不溶解于酸．所以用稀硫酸浸取孔雀石粉，其中銅、鐵以硫酸鹽的形式進(jìn)入溶液，SiO₂作為不溶物而分離出來(lái)．故X的化學(xué)式為：H₂SO₄；
②溶液中殘留的少量Fe³⁺及其它可溶性雜質(zhì)則可利用CuSO₄?5H₂O的溶解度隨溫度升高而增大的性質(zhì)，通過(guò)重結(jié)晶的方法除去．重結(jié)晶后，雜質(zhì)留在母液中，從而達(dá)到純化CuSO₄?5H₂O的目的．故答案為：冷卻結(jié)晶或結(jié)晶．
（2）在金屬活動(dòng)順序中，金屬的位置越靠前它的活動(dòng)性就越強(qiáng)；排在氫前面的金屬能與酸反應(yīng)放出氫氣，而且位置在前的金屬可以把位于其后的金屬?gòu)乃麄兊柠}溶液中置換出來(lái)．故答案為：Zn+CuSO₄═ZnSO₄+Cu（其他合理答案也可）．
利用非金屬單質(zhì)碳或氫氣及一氧化碳與氧化銅反應(yīng)制銅，利用的是它們的還原性質(zhì)，在這一反應(yīng)中，氧化銅中的氧被奪去，銅被還原出來(lái)，所以答案為：
①2CuO+C

高溫  .

2Cu+CO₂↑或CuO+H₂

△   .

Cu+H₂O
②CuO+CO

△   .

Cu+CO₂
（3）SiO₂與C在高溫下的反應(yīng)原理和氧化銅與碳的反應(yīng)原理相同，是還原反應(yīng)．因?yàn)镾iO₂是氧化物，但同時(shí)它又是化合物的一種，所以他們之間的反應(yīng)又是置換反應(yīng)．故答案為：SiO₂+2C

高溫  .

Si+2CO↑，置換反應(yīng)．

點(diǎn)評(píng)：本題屬于一道制備物質(zhì)的綜合性解答題，解此類(lèi)問(wèn)題關(guān)鍵要抓住主要知識(shí)點(diǎn)．比如本題，一要清楚由孔雀石制備五水硫酸銅的原理和過(guò)程，二要牢牢掌握金屬活性順序，此外還要明白還原反應(yīng)和置換反應(yīng)的原理．總之，同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)中要善于綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，理清知識(shí)之間的聯(lián)系和區(qū)別．