Question

1．硫酸銅在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中都有重要的應(yīng)用，請回答下列問題：
（1）銅與濃硫酸共熱是制備硫酸銅的方法之一，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O． 但該反應(yīng)生成的氣體污染環(huán)境．為避免環(huán)境污染，可在銅粉與稀硫酸的混合物中通入熱空氣，反應(yīng)的總化學(xué)方程式為2Cu+O₂+2H₂SO₄=2CuSO₄+2H₂O．
（2）將銅粉置于稀硫酸中不發(fā)生反應(yīng)，加入雙氧水，則銅粉可逐漸溶解．寫出反應(yīng)的離子方程式：Cu+H₂O₂+2H⁺=Cu²⁺+2H₂O
（3）將適量稀硫酸分多次加入到銅粉與稀硫酸的混合物中，加熱使之反應(yīng)完全，通過蒸發(fā)、結(jié)晶可得到硫酸銅晶體，為了節(jié)約原料，H₂SO₄和HNO₃的物質(zhì)的量之比最佳為3：2．
（4）用惰性電極電解硫酸銅溶液，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示．圖乙是電解過程產(chǎn)生氣體的總體積V與轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量n（e^-）的關(guān)系圖．電解過程中，a電極的現(xiàn)象是先有紅色物質(zhì)析出，后有氣泡產(chǎn)生；b電極的電極反應(yīng)式為4OH^--4e^-═H₂O+O₂↑．

Answer 1

分析 （1）銅與濃硫酸共熱生成硫酸銅、二氧化硫和水；銅粉與稀硫酸的混合物中通入熱空氣，反應(yīng)生成硫酸銅和水；
（2）酸性環(huán)境下雙氧水具有氧化性，能將金屬銅氧化；
（3）依據(jù)銅和稀硝酸反應(yīng)的離子方程式，理解反應(yīng)實(shí)質(zhì)氫離子是硫酸和硝酸提供；
（4）由圖可知，電流由正極流向負(fù)極，則b為陽極，a為陰極，惰性電極電解一定量的硫酸銅溶液，發(fā)生2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，結(jié)合圖2可知，通過0.2mol電子時(shí)電解硫酸銅，然后電解硫酸溶液，發(fā)生2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，據(jù)此分析．

解答 解：（1）銅與濃硫酸共熱的化學(xué)方程式：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，銅粉與稀硫酸的混合物中通入熱空氣，反應(yīng)生成硫酸銅和水，方程式為：
2Cu+O₂+2H₂SO₄=2CuSO₄+2H₂O，故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；2Cu+O₂+2H₂SO₄=2CuSO₄+2H₂O；
（2）金屬銅在酸性環(huán)境下和雙氧水的反應(yīng)為：Cu+H₂O₂+2H⁺=Cu²⁺+2H₂O，故答案為：Cu+H₂O₂+2H⁺=Cu²⁺+2H₂O；
（3）驗(yàn)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(yīng)完全，反應(yīng)的離子方程式為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，依據(jù)離子反應(yīng)實(shí)質(zhì)，氫離子是硝酸和硫酸共同提供，氫離子分析可知最佳比為6：2，所以硫酸和硝酸物質(zhì)的量之比最佳為3：2；故答案為：3：2；
（4）由圖可知，電流由正極流向負(fù)極，則b為陽極，a為陰極，惰性電極電解一定量的硫酸銅溶液，發(fā)生2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，結(jié)合圖2可知，通過0.2mol電子時(shí)電解硫酸銅，然后電解硫酸溶液，發(fā)生2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，所以a為陰極，先發(fā)生Cu²⁺+2e^-═Cu，后發(fā)生2H⁺+2e^-═H₂↑，a電極表面先有紅色物質(zhì)析出，后有氣泡產(chǎn)生；b為陽極，溶液中的氫氧根離子放電，則b電極上發(fā)生的反應(yīng)方程式為：4OH^--4e^-═H₂O+O₂↑，
故答案為：先有紅色物質(zhì)析出，后有氣泡產(chǎn)生；4OH^--4e^-═H₂O+O₂↑．

點(diǎn)評 本題考查了硫酸銅的制備，電解過程的分析，側(cè)重方程式的書寫，題目綜合性強(qiáng)，需要扎實(shí)的基礎(chǔ)知識，題目難度中等．