Question

1．某校化學(xué)小組學(xué)生進行如下實驗．
（1）使用銅和稀硫酸制備硫酸銅晶體．
步驟如下：

步驟①觀察到的現(xiàn)象是紅色固體轉(zhuǎn)化為黑色粉末．步驟③的主要操作包括：將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾及洗滌、干燥．
（2）硫酸銅溶解度的測定．
用石墨電極（相同）電解飽和CuSO₄溶液，陰極的電極反應(yīng)式是Cu²⁺+2e^-=Cu．已知飽和CuSO₄溶液的質(zhì)量為60g，通電10min后，溶液恰好變?yōu)闊o色．稱量發(fā)現(xiàn)兩電極質(zhì)量差為4g，此溫度下CuSO₄的溶解度是20g．
（3）某同學(xué)查詢資料得知：銅屑放入稀硫酸中不發(fā)生反應(yīng)，若在稀硫酸中加入H₂O₂，銅屑可逐漸溶解．實驗小組同學(xué)設(shè)計實驗裝置如圖，驗證該實驗，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O．
若將H₂O₂和稀硫酸加入燒瓶中的順序顛倒，實驗得到的結(jié)論是銅屑放入H₂O₂中不發(fā)生反應(yīng)，若在H₂O₂中加入稀硫酸，銅屑可逐漸溶解．

Answer 1

分析 （1）銅與稀硫酸不反應(yīng)，需要先將銅在空氣中加熱氧化生成氧化銅，再溶解于稀硫酸，然后將硫酸銅溶液加熱蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌并干燥，即可得到硫酸銅晶體；
①銅加熱氧化的現(xiàn)象可結(jié)合銅和氧化銅的顏色判斷；
②從溶液中獲得晶體的常見方法是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾及洗滌、干燥；
（2）惰性電極電解硫酸銅溶液，陰極發(fā)生發(fā)生還原反應(yīng)，溶液里的銅離子被還原為銅；當電解到溶液為無色時，溶液里Cu2+完全還原生成銅，陰、陽極質(zhì)量差即為生成銅的質(zhì)量，根據(jù)原子守恒可計算出硫酸銅的質(zhì)量，再計算硫酸銅的溶解度；
（3）雙氧水的氧化性比稀硫酸強的多，可以將銅氧化，氧化后的銅和稀硫酸反應(yīng)．

解答 解：（1）銅與稀硫酸不反應(yīng)，需要先將銅在空氣中加熱氧化生成氧化銅，再溶解于稀硫酸，然后將硫酸銅溶液加熱蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌并干燥，即可得到硫酸銅晶體；
①銅在空氣中加熱，看到的現(xiàn)象是紅色的銅轉(zhuǎn)化為黑色粉末，故答案為：紅色固體轉(zhuǎn)化為黑色粉末；
②獲得硫酸銅晶體的方法是將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾及洗滌、干燥，故答案為：將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾及洗滌、干燥；
（2）用石墨電極（相同）電解飽和CuSO₄溶液，陰極的電極反應(yīng)式是Cu²⁺+2e^-=Cu；析出銅為4g，其物質(zhì)的量為4g÷64g/mol=1/16mol，則硫酸銅的質(zhì)量為160g/mol×1/16mol=10g，則此溫度下硫酸銅的溶解度=$\frac{10g}{60g-10g}×100g$=20g，故答案為：20g；
（3）因為雙氧水在酸性溶液中先把銅氧化成氧化銅，當然這是一個微弱的反應(yīng)，形成一個平衡，但是形成的氧化銅馬上就會被稀硫酸溶解，平衡被打破，反應(yīng)朝正方向進行，故而逐漸溶解，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O；若將H₂O₂和稀硫酸加入燒瓶中的順序顛倒，實驗得到的結(jié)論是：銅屑放入H₂O₂中不發(fā)生反應(yīng)，若在H₂O₂中加入稀硫酸，銅屑可逐漸溶解；
故答案為：Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O；銅屑放入H₂O₂中不發(fā)生反應(yīng)，若在H₂O₂中加入稀硫酸，銅屑可逐漸溶解．

點評 本題考查了常見物質(zhì)的制取原理，實驗流程分析及實驗方法的設(shè)計判斷，涉及混合物的分離提純等基本操作、電解原理與溶解度的計算及氧化還原反應(yīng)的分析，難度中等，重視基礎(chǔ)考查．