Question

實驗室用銅制取硫酸銅，將適量硝酸分多次加入到銅粉與稀硫酸的混合物中，加熱使之反應完全，通過蒸發(fā)、結晶得到硫酸銅晶體。

(1)為了節(jié)約原料，硫酸和硝酸的最佳物質的量之比為________ ；為了吸收該反應中產生的尾氣，可選擇的最佳裝置是________(填序號)。

 

(2)為符合綠色化學的要求，某研究性學習小組進行如下 設計。

方案1：以空氣為氧化劑。將銅粉在儀器N中反復灼燒，使銅與空氣充分反應生成氧化銅，再使氧化銅與稀硫酸反應。

方案2：將空氣或氧氣直接通入到銅粉與烯硫酸的混合物中，發(fā)現在常溫下幾乎不反應。向反應液中加少量FeSO4，再通入空氣或氧氣，即發(fā)生反應，生成硫酸銅。反應完全后，加入物質甲調節(jié)pH，鐵元素全部轉化為Fe(OH)3沉淀(一般當鐵離子的濃度下降到10－5mol·L－1時，就認為沉淀完全)，然后過濾、濃縮、結晶。

(已知：常溫下，Ksp[Cu(OH)2]＝10－22，Ksp[Fe(OH)3]＝10－38)

請回答下列問題：

①方案1中儀器N的名稱是________。

②方案2中為了使鐵元素全部沉淀，應調節(jié)pH至少為________。

③方案2中甲物質可選用________(填序號)。

A．CaO　　　B．NaOH C．CuCO3 D．Cu2(OH)2CO3 E．Fe2(SO4)3

④方案2反應中加入少量FeSO4可加速銅的氧化，用離子方程式解釋其原因：___________________________________________。

 

Answer 1

(1)3∶2　B

(2)①坩堝　②3.0　③CD

④4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O、2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋

【解析】(1)3Cu＋3H2SO4＋2HNO3=3CuSO4＋2NO↑＋4H2O，因此硫酸和硝酸的最佳物質的量之比為3∶2。NO與氫氧化鈉溶液不反應，必須先使其與氧氣反應生成NO2才能被氫氧化鈉溶液吸收，故A錯誤，C、D的吸收效果不佳，最佳裝置為B。(2)②c3(OH－)＝＝10－33，解得c(OH－)＝10－11(mol·L－1)，故pH＝3.0。③根據Fe3＋＋3H2O??Fe(OH)3＋3H＋，可加入 CuCO3、Cu2(OH)2CO3等促使平衡正向移動，從而生成氫氧化鐵沉淀而除去Fe3＋，并且不引入新雜質。