Question

 (1)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。理論上硫酸和硝酸的物質的量之比最佳為：_________________________________。

(2)實際上，即使銅粉、硫酸及硝酸都比較純，制得的CuSO₄·5H₂O中還是有可能存在的雜質是________，除去這種雜質的實驗操作稱為_____________________________。

(3)為符合綠色化學的要求，某研究性學習小組進行如下設計：

方案甲：以空氣為氧化劑。將銅粉在________(填儀器名稱)中反復灼燒，使銅與空氣充分反應生成氧化銅，再將氧化銅與稀硫酸反應。

方案乙：將空氣或氧氣直接通入到銅粉與稀硫酸的混合物中，發(fā)現(xiàn)在常溫下幾乎不反應。向反應液中加少量FeSO₄，即發(fā)生反應，生成硫酸銅。反應完全后，加物質甲調節(jié)pH，鐵元素全部沉淀(一般認為鐵離子的濃度下降到10^－5 mol·L^－1，就認為沉淀完全)，然后過濾、濃縮、結晶。

請回答下列問題：已知：K_sp[Cu(OH)₂]≈10^－22，K_sp[Fe(OH)₂]≈10^－16，K_sp[Fe(OH)₃]≈10^－38

①為了使鐵元素全部沉淀，應調節(jié)pH至少為______________________________；

②甲物質可選用的是________；

A．CuCl₂　  B．NaOH　   C．Cu₂(OH)₂CO₃　     D．CuO      E．H₂SO₄

③反應中加入少量FeSO₄對銅的氧化可以起催化作用。其反應過程是：第1步，4Fe^2＋＋O₂＋4H^＋===4Fe^3＋＋2H₂O，請寫出其第2歩反應的離子方程式_____________________

________________________________________________________________________。

方案丙：將銅絲放到一定量的稀硫酸中，加入適量的H₂O₂，并控溫在50 ℃～60 ℃，持續(xù)反應1 h，也能獲得硫酸銅。請回答下列問題：

④反應時溫度必須控制在50 ℃～60 ℃，溫度不宜過高的主要原因是________________________________________________________________________；

⑤寫出該反應的化學方程式為__________________________________________。

Answer 1

解析　(1)據(jù)3Cu＋8H^＋＋2NO===2NO↑＋4H₂O＋3Cu^2＋，硝酸提供2H^＋，而硫酸提供6H^＋，故理論上硫酸和硝酸的物質的量之比最佳為3∶2。

(2)制得的CuSO₄·5H₂O中還是有可能存在的雜質是Cu(NO₃)₂，分離CuSO₄和Cu(NO₃)₂，利用溶解度上的差異進行重結晶。

(3)灼燒固體要用的儀器就是坩堝，①已知：K_sp[Cu(OH)₂]≈10^－22，K_sp[Fe(OH)₂]≈10^－16，K_sp[Fe(OH)₃]≈10^－38應該加入能夠與H^＋反應的物質調節(jié)pH值，讓鐵元素以Fe(OH)₃形式析出來；K_sp[Fe(OH)₃]≈10^－38＝10^－5×c(OH^－)³，可以求出c(OH^－)＝10^－11，求出pH＝3，又不引入雜質離子又能與H^＋反應調節(jié)pH值，可選用Cu₂(OH)₂CO₃或者CuO。③2Fe^3＋＋Cu===2Fe^2＋＋Cu^2＋。④反應時溫度必須控制在50 ℃～60 ℃，溫度不宜過高的主要原因是防止雙氧水分解。⑤Cu＋H₂O₂＋H₂SO₄===CuSO₄＋2H₂O。

答案　(1)3∶2　(2)Cu(NO₃)₂　重結晶　(3)坩堝�、�3�、贑D�、�2Fe^3＋＋Cu===2Fe^2＋＋Cu^2＋�、芊乐闺p氧水分解　⑤Cu＋H₂O₂＋H₂SO₄===CuSO₄＋2H₂O