Question

10．硫酸銅是一種應(yīng)用極其廣泛的化工原料，可用不同的方法制得硫酸銅． 
I．將適量濃硝酸分多次加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1、2）

（1）圖1分液漏斗內(nèi)裝的液體是濃硝酸．
（2）圖2是圖1的改進裝置，與圖丨相比，圖2裝置的明顯優(yōu)點是防止倒吸，有害氣體能被完全吸收
II．為符合綠色化學的要求，某研究性學習小組進行如下設(shè)計：
方案1：將銅粉在坩堝中反復(fù)灼燒，與空氣充分反應(yīng)生成氧化銅，再將氧化銅與稀硫酸反應(yīng)．
方案2：將空氣或氧氣持續(xù)通入銅粉與稀硫酸的混合物屮，同時向反應(yīng)液中滴加少量 FeSO₄或Fe₂（SO₄）₃，即發(fā)生反應(yīng)．反應(yīng)完全后加CuCO₃調(diào)節(jié)PH到3〜4，產(chǎn)生Fe（OH）₃沉淀，然后過濾、蒸發(fā)、結(jié)晶可得CuS0₄.5H₂0．濾渣畝循環(huán)使用．
（3）用離子方程式表示加入FeS0₄或Fe₂（SO₄）₃后發(fā)生的兩個反應(yīng)：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O
方案3：將少量銅絲放到適量的稀硫酸中，溫度控制在50⁰C．加入H₂O₂，反應(yīng)一段吋 間后，升溫到60⁰C，再反應(yīng)一段時間后．然后過濾、蒸發(fā)、結(jié)晶，所得晶體用少量95%的 酒精淋洗后晾干，得CuSO₄．5H₂O．
（4）其中用少量95%的酒精淋洗的目的是除去硫酸銅晶體表面雜質(zhì)，硫酸銅在酒精中溶解度較小，用酒精淋洗可減少硫酸銅晶體損失若需要得到25.0g硫酸銅晶體，至少需要30%（密度為1.1g/cm³）的H₂O₂10.30ml．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)題意將適量濃硝酸分多次加到銅粉與稀硫酸的混合物中，分液漏斗中應(yīng)為濃硝酸；
（2）濃硝酸與銅反應(yīng)，被還原生成二氧化氮，隨著濃度的降低，有NO生成，圖2中中間的裝置可防止倒吸，并發(fā)生氮的氧化物與堿的反應(yīng)，使得氮的氧化物完全吸收；
（3）向反應(yīng)液中加FeS0₄或Fe₂（SO₄）₃時，F(xiàn)e₂（SO₄）₃與Cu反應(yīng)生成FeSO₄，亞鐵離子被氧氣氧化為鐵離子；
（4）硫酸銅在酒精中溶解度較小，根據(jù)反應(yīng)H₂O₂+Cu+H₂SO₄=2H₂O+CuSO₄，可求得要得到25.0g硫酸銅晶體，至少需要30%的H₂O₂ 的質(zhì)量，再利用$V=\frac{m}{ρ}$計算；

解答 解：（1）由將適量濃硝酸分多次加到銅粉與稀硫酸的混合物中可知，分液漏斗中應(yīng)為濃硝酸，
故答案為：濃硝酸；
（2）由裝置比較可知，裝置2中多出的裝置能使溶液與導(dǎo)管不直接接觸，防止倒吸，同時NO與氧氣及堿反應(yīng)，使有害氣體能被完全吸收；
故答案為：防止倒吸；有害氣體能被完全吸收；
（3）向反應(yīng)液中加FeS0₄或Fe₂（SO₄）₃后，F(xiàn)e₂（SO₄）₃與Cu反應(yīng)生成FeSO₄，其反應(yīng)的離子方程式為：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；通入的氧氣能夠把亞鐵離子氧化為鐵離子，其反應(yīng)的離子方程式為：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O；
故答案為：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺、4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O；
（4）硫酸銅在酒精中溶解度較小，所以用少量95%的酒精淋洗CuSO₄．5H₂O晶體，既可除去硫酸銅晶體表面雜質(zhì)，又可減少硫酸銅晶體損失，
設(shè)要得到25.0g硫酸銅晶體，至少需要30%的H₂O₂ 的質(zhì)量為xg，
根據(jù)反應(yīng)H₂O₂+Cu+H₂SO₄=2H₂O+CuSO₄，
       34              160
      30%x            $\frac{160}{250}×25$ 
所以x=11.33g，
故可求得H₂O₂ 的體積為$\frac{11.33g}{1.1g/c{m}^{3}}$=10.30mL，
故答案為：除去硫酸銅晶體表面雜質(zhì)，硫酸銅在酒精中溶解度較小，用酒精淋洗可減少硫酸銅晶體損失；10.30．

點評 本題考查了學生對實驗原理的理解、實驗方案的評價、實驗裝置的理解與評價、離子方程式的書寫、化學計算等，難度中等，答題是注意基礎(chǔ)知識的靈活運用．