Question

4．下圖是用廢銅料（鐵、銅混合物）來(lái)生產(chǎn)膽礬（CuSO₄•5H₂O）的過(guò)程，請(qǐng)根據(jù)圖示回答下列問(wèn)題．

（1）試劑X是稀硫酸（填名稱）．
（2）途徑Ⅱ的化學(xué)方程式為Cu+2H₂SO_4（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
（3）有關(guān)途徑Ⅰ和途徑Ⅱ的說(shuō)法正確是b、c（填編號(hào)）
a．途徑Ⅰ的操作步驟比途徑Ⅱ多，因此采取途徑Ⅱ更合理
b．途徑Ⅰ相比途徑Ⅱ節(jié)省原料，且不產(chǎn)生污染
c．相同質(zhì)量的單質(zhì)A完全反應(yīng)生成硫酸銅的量與途徑無(wú)關(guān)
d．每生成1mol B，消耗1mol氧化劑，轉(zhuǎn)移2mol電子
（4）稱取25g膽礬，加熱冷卻后稱量固體的質(zhì)量減少了7.2g，則所得固體的化學(xué)式為CuSO₄•H₂O．

Answer 1

分析 廢銅料中有鐵和銅，要生產(chǎn)硫酸銅，需將鐵除去，因此可加入足量稀硫酸將鐵除去，X為稀硫酸，銅與硫酸不反應(yīng)，過(guò)濾后銅與氧氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氧化銅，氧化銅和硫酸反應(yīng)生成硫酸銅，
（1）上述分析可知X為溶解鐵和銅分離的試劑為稀硫酸；
（2）銅和濃硫酸加熱反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水；
（3）途徑Ⅱ是銅與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水，因此對(duì)比途徑I、Ⅱ，途徑Ⅰ沒(méi)有二氧化硫產(chǎn)生，無(wú)污染，
a．途徑Ⅰ的操作步驟比途徑Ⅱ多，過(guò)程中無(wú)污染；
b．途徑Ⅰ相比途徑Ⅱ節(jié)省原料，且不產(chǎn)生污染
c．銅元素守恒分析，；
d．每生成1molB為氧化銅，是銅和氧氣反應(yīng)生成氧化銅，消耗0.5mol氧化劑，轉(zhuǎn)移2mol電子；
（4）25g膽礬物質(zhì)的量=$\frac{25g}{250g/mol}$=0.1mol，加熱冷卻后稱量固體的質(zhì)量減少了7.2g物質(zhì)的量=$\frac{7.2g}{18g/mol}$=0.4mol，結(jié)合CuSO₄•5H₂O可知失去的結(jié)晶水，得到固體的化學(xué)式．

解答 解：廢銅料中有鐵和銅，要生產(chǎn)硫酸銅，需將鐵除去，X為稀硫酸，因此可加入足量稀硫酸將鐵除去，銅與硫酸不反應(yīng)，過(guò)濾后銅與氧氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氧化銅，氧化銅和硫酸反應(yīng)生成硫酸銅溶液，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾洗滌得到硫酸銅晶體，途徑Ⅱ是銅和濃硫酸加熱反應(yīng)生成硫酸銅溶液，過(guò)程中同時(shí)生成污染性氣體二氧化硫，
（1）上述分析可知得到X為稀硫酸，故答案為：稀硫酸；
（2）途徑Ⅱ是銅與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu+2H₂SO_4（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+2H₂SO_4（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（3）途徑Ⅱ是銅與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水，因此對(duì)比途徑I、Ⅱ，途徑Ⅰ沒(méi)有二氧化硫產(chǎn)生，無(wú)污染，
a．途徑Ⅰ的操作步驟比途徑Ⅱ多，過(guò)程中無(wú)污染，途徑Ⅱ生成污染性氣體二氧化硫，故a錯(cuò)誤；
b．途徑Ⅰ2Cu+O₂=2CuO，CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O，途徑Ⅱ是Cu+2H₂SO_4（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，途徑Ⅰ相比途徑Ⅱ節(jié)省原料，且不產(chǎn)生污染，故b正確；
c．銅元素守恒分析，相同質(zhì)量的單質(zhì)A完全反應(yīng)生成硫酸銅的量相同，與途徑無(wú)關(guān)，故c正確；
d．2Cu+O₂=2CuO，每生成1molB為氧化銅，是銅和氧氣反應(yīng)生成氧化銅，消耗0.5mol氧化劑，轉(zhuǎn)移2mol電子，故d錯(cuò)誤；
故答案為：bc；
（4）25g膽礬物質(zhì)的量=$\frac{25g}{250g/mol}$=0.1mol，加熱冷卻后稱量固體的質(zhì)量減少了7.2g物質(zhì)的量=$\frac{7.2g}{18g/mol}$=0.4mol，結(jié)合CuSO₄•5H₂O化學(xué)式可知，1molCuSO₄•5H₂O失去的結(jié)晶水4mol，得到固體的化學(xué)式為CuSO₄•H₂O，
故答案為：CuSO₄•H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)制備的方法和流程分析判斷，主要是制備物質(zhì)的步驟、方案設(shè)計(jì)和特征分析，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．