Question

【題目】工業(yè)制硫酸銅的方法很多：

（1）方法一：用濃硫酸和銅制取硫酸銅。該反應(yīng)的化學(xué)方程式是_______________________。

（2）方法二：實(shí)驗(yàn)證明，銅不能在低溫下與O2反應(yīng)，也不能與稀H2SO4共熱發(fā)生反應(yīng)，但工業(yè)上卻是將廢銅屑倒入熱的稀H2SO4中并通入空氣來制備CuSO4溶液的。銅屑在此狀態(tài)下被溶解的化學(xué)方程式為_____________________________。

（3）以上兩種方法________(填“前”或“后”)者好，原因是________________________。

（4）方法三：用稀硫酸、銅和氧化鐵制取硫酸銅，生產(chǎn)的主要過程如下圖所示：

稀硫酸和氧化鐵反應(yīng)的離子方程式是_____________________________(反應(yīng)①)；銅和上述反應(yīng)(反應(yīng)①)得到的物質(zhì)反應(yīng)的離子方程式是_________________________；向混合溶液中通入熱空氣的目的是_______________________________；分離藍(lán)色濾液和紅褐色沉淀的實(shí)驗(yàn)操作是_________。

Answer 1

【答案】Cu+2H2SO4（濃）CuSO4+SO2↑+2H2O 2Cu＋2H2SO4(稀)＋O22CuSO4＋2H2O 后 若制得1mol CuSO4，第一種方法需2mol H2SO4，而第二種方法只需要1mol H2SO4，而且第一種方法生成的SO2又造成大氣污染 Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O 2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+ 把Fe2+氧化成Fe3+ 過濾

【解析】

本題考查的是濃硫酸的性質(zhì)、銅金屬及其重要化合物的主要性質(zhì)、制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)。

（1）銅與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水；

（2）銅與稀硫酸、氧氣反應(yīng)生成硫酸銅和水；

（3）依據(jù)生成物性質(zhì)及消耗硫酸的量解答，從安全、節(jié)約、環(huán)保等方面進(jìn)行評價(jià)判斷選擇制備硫酸銅的方法；

（4）依據(jù)流程圖分析判斷，稀硫酸、銅和氧化鐵反應(yīng)是氧化鐵和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵和水，硫酸鐵和銅反應(yīng)生成氯化亞鐵和氯化銅；通入熱的空氣是為了氧化亞鐵離子為三價(jià)鐵離子，調(diào)整溶液pH除去鐵離子；溶液中得到溶質(zhì)固體的方法是蒸發(fā)水結(jié)晶析出。

（1）銅和濃硫酸加熱的條件下反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水。反應(yīng)方程式為：Cu+2H2SO4（濃）CuSO4+SO2↑+2H2O。本小題答案為：Cu+2H2SO4（濃）CuSO4+SO2↑+2H2O。

（2）將廢銅屑倒入熱的稀H2SO4中并通入空氣來制備CuSO4溶液，化學(xué)反應(yīng)方程式為：2Cu+2H2SO4(稀)+O22CuSO4+2H2O。本小題答案為：2Cu+2H2SO4(稀)+O22CuSO4+2H2O；

（3）第一種方法生成1mol硫酸銅消耗2mol濃硫酸，同時(shí)生成有毒的氣體二氧化硫；第二種方法，生成1mol硫酸銅消耗1mol稀硫酸，反應(yīng)過程中無有毒氣體產(chǎn)生，所以從環(huán)境保護(hù)和節(jié)約原料角度可知后者更好。本小題答案為：后；若制得1mol CuSO4，第一種方法需2mol 濃H2SO4，而第二種方法只需要1mol稀 H2SO4，而且第一種方法生成的SO2又造成大氣污染。

（4）依據(jù)流程轉(zhuǎn)化圖分析，銅需要硫酸和氧化鐵反應(yīng)生成的鐵離子溶解生成銅離子，再通入空氣氧化亞鐵離子為鐵離子，調(diào)節(jié)溶液pH使鐵離子沉淀除去，得到硫酸銅溶液；加熱蒸發(fā)濃縮結(jié)晶得到硫酸銅晶體。反應(yīng)的離子方程式為：Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O、2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+；通入空氣的作用是氧氣把亞鐵離子氧化為鐵離子；分離藍(lán)色濾液和紅褐色沉淀的實(shí)驗(yàn)操作是過濾。本小題答案為：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O； 2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+；把Fe2+氧化成Fe3+；過濾。