Question

（14分）利用廢鐵絲、硫酸銅廢液（含硫酸亞鐵）和被有機(jī)物污染的廢銅粉制備硫酸銅晶體。生產(chǎn)過程如下：

試回答下列問題：
（1）鐵絲在投入硫酸銅廢液前需用稀H₂SO₄進(jìn)行處理，可能發(fā)生反應(yīng)的離子方程式有             。
（2）為了使灼燒后的氧化銅混合物充分酸溶，在加入稀H₂SO₄的同時(shí)，還通入O₂。通入O₂的目的是（用化學(xué)反應(yīng)方程式表示）                 。
在實(shí)驗(yàn)室中，常將適量濃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，通過蒸發(fā)、結(jié)晶得到硫酸銅晶體（裝置如圖所示）。

（3）寫出燒瓶中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為                                
（4）廣口瓶的作用是                 
（5）為符合綠色化學(xué)的要求，某研究性學(xué)習(xí)小組進(jìn)行如下
設(shè)計(jì)：將3.2 g銅絲放到45 mL 1.5 mol·L^－1的稀硫酸中，控溫在50 ℃。加入18 mL 10%的H₂O₂，反應(yīng)0.5h后，升溫到60 ℃，持續(xù)反應(yīng)1 h后，過濾、蒸發(fā)濃縮、減壓抽濾等，用少量95%的酒精淋洗后晾干，得CuSO₄·5H₂O 10.5 g。請(qǐng)回答：
①加熱時(shí)溫度不宜過高的原因是                           ；
②本實(shí)驗(yàn)CuSO₄·5H₂O的產(chǎn)率為              。

Answer 1

⑴  Fe₂O₃＋6H^＋＝2Fe^3＋＋3H₂O，2Fe^3＋＋Fe＝3Fe^2＋，F(xiàn)e＋2H^＋＝Fe^2＋＋H₂↑；
⑵ 2Cu＋O₂＋2H₂SO₄＝2CuSO₄＋2H₂O 或2Cu＋O₂＝2CuO，CuO＋H₂SO₄＝CuSO₄＋H₂O ；
⑶ 3Cu＋8H^＋＋3NO₃^－   ＝3Cu^2＋＋2NO↑＋4H₂O ；
⑷ 安全瓶 ；⑸  ①防止雙氧水分解 ；②84％ 。

試題分析：（1）鐵絲表面有鐵銹。投入稀H₂SO₄中發(fā)生反應(yīng)的兩種方程式為：Fe₂O₃＋6H^＋＝2Fe^3＋＋3H₂O；2Fe^3＋＋Fe＝3Fe^2＋；Fe＋2H^＋＝Fe^2＋＋H₂↑；（2）為了使灼燒后的氧化銅混合物充分酸溶，在加入稀H₂SO₄的同時(shí)，還通入O₂。通入O₂的目的是使Cu變?yōu)檠趸�銅，與酸反應(yīng)得到CuSO₄.反應(yīng)的方程式為：2Cu＋O₂＋2H₂SO₄＝2CuSO₄＋2H₂O 或2Cu＋O₂＝2CuO，CuO＋H₂SO₄＝CuSO₄＋H₂O ；（3）在燒瓶中Cu與稀硝酸發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：3Cu＋8H^＋＋3NO₃^－   ＝3Cu^2＋＋2NO↑＋4H₂O ；（4）廣口瓶的作用是安全瓶，防止倒吸現(xiàn)象的發(fā)生；（5）①加熱時(shí)溫度不宜過高是由于在反應(yīng)的過程中使用了H₂O₂，而H₂O₂受熱容易分解，使用溫度不宜過高。②n(Cu)=" 3.2" g÷64g/mol=0.05mol,n(H₂SO₄)=" 0.045" L×1.5 mol/L=" 0.0675" mol硫酸過量，所以產(chǎn)生的CuSO₄按照Cu來計(jì)算，理論產(chǎn)量：0.05mol×250g/mol=12.5g。因此CuSO₄·5H₂O的產(chǎn)率為(10.5 g÷12.5g)×100％=84％。