Question

某化學研究小組擬采用銅粉在酸溶液中直接通入空氣氧化制備硫酸銅晶體．
Ⅰ制備硫酸銅溶液
稱取一定質(zhì)量的銅粉放入燒杯中，加入6mol?L^-1硫酸，加熱并通入空氣，實驗裝置見圖1，待銅粉完全溶解后即可得硫酸銅溶液．
（1）上述制備過程中所涉及反應的離子方程式為

 

．
（2）小組經(jīng)過多次實驗后發(fā)現(xiàn)，在反應時間相同的情況下，溫度應控制在70℃～90℃為最佳．若溫度低于70℃，會導致銅的反應量較少，原因可能是

 

；若溫度高于90℃，銅的反應量并沒有明顯地提高，主要原因可能是

 

．
（3）實驗時通入空氣的速度不宜過慢，應能使銅粉較均勻地懸浮在溶液中，其目的是

 

．
Ⅱ獲得硫酸銅晶體
（4）硫酸銅溶液中獲得硫酸銅晶體的實驗步驟依次為：
①蒸發(fā)濃縮、②

 

、③過濾、④

 

、⑤干燥．
（5）在（4）的步驟中，加入了適量乙醇，其優(yōu)點有：
①降低CuSO₄的溶解度，有利于CuSO₄晶體析出．
②

 

．在蒸發(fā)濃縮的初始階段還采用了圖2所示的裝置，其目的是

 

．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設計,物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題

分析：Ⅰ．銅和稀硫酸不反應，在加熱條件下通入氧氣，可反應生成硫酸銅和水，結(jié)合影響反應速率的因素解答該題；
Ⅱ．從溶液中獲取晶體，可經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥等步驟，為減少硫酸銅的溶解，可用加入少量乙醇，并用蒸餾的方法分離乙醇．

解答： 解：Ⅰ．（1）加熱條件下通入氧氣，可反應生成硫酸銅和水，反應的離子方程式為2Cu+O₂+4H⁺=2Cu²⁺+2H₂O，
故答案為：2Cu+O₂+4H⁺=2Cu²⁺+2H₂O；
（2）若溫度低于70℃，反應溫度越低，速率越小，而溫度過高，氣體的溶解度減小，生成硫酸銅也較少，
故答案為：溫度低，反應速率�。粶囟冗^高，空氣在溶液中溶解度降低；
（3）實驗時通入空氣的速度不宜過慢，應能使銅粉較均勻地懸浮在溶液中，可增大反應物的接觸面積，加快反應速率，
故答案為：增大反應物的接觸面積，加快反應速率；
Ⅱ．（4）從溶液中獲取晶體，可經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥等步驟，
故答案為：冷卻結(jié)晶；洗滌；
（5）加入了適量乙醇，混合物沸點低，可降低能耗，在蒸發(fā)濃縮的初始階段還采用了蒸餾的方法，可起到回收乙醇的作用，
故答案為：降低能耗；回收乙醇．

點評：本題考查物質(zhì)的制備，為高頻考點，側(cè)重于學生的分析能力和實驗能力的考查，注意把握物質(zhì)的性質(zhì)以及實驗的原理和操作，難度不大．