76.硫酸銅晶體受熱分解:CuSO4·5H2O 加熱 CuSO4 + 5H2O 查看更多

 

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膽礬(CuSO4?5H2O)是重要的化工原料,工業(yè)上用Cu與濃H2SO4、濃HNO3反應制備該物質(zhì),采取間歇加熱、逐漸加入濃HNO3的方法來制備CuSO4?5H2O的新工藝.模擬制備裝置如圖所示,根據(jù)題意回答下列問題.
(1)如圖1裝置中,分液漏斗內(nèi)裝的液體是
濃硝酸
濃硝酸
(填“濃硝酸”或“濃硫酸”),該發(fā)應會產(chǎn)生有毒氣體NO、NO2等,錐形瓶中液體可以吸收該氣體,反應原理為:NO+NO2+2NaOH=2NaNO2(該物質(zhì)化學名是
亞硝酸鈉
亞硝酸鈉
)+H2O.該裝置中攪拌器的作用是
充分接觸,加快反應速率
充分接觸,加快反應速率
.反應所得產(chǎn)品在
三頸燒瓶
三頸燒瓶
 (填“三頸燒瓶”或“錐形瓶”)中.
(2)如果銅粉、硫酸及硝酸都比較純凈,則制得的CuSO4?5H2O中常常含有的雜質(zhì)是一種硝酸鹽,其化學式是
Cu(NO32
Cu(NO32
,已知10℃、20℃時有關(guān)物質(zhì)的溶解度為:CuSO4?5H2O(17.4g、20.7g);該硝酸鹽(95.3g、125.1g),提純CuSO4?5H2O的實驗操作是
重結(jié)晶(或冷卻結(jié)晶)
重結(jié)晶(或冷卻結(jié)晶)

(3)用無水硫酸銅檢驗某雙氧水中是否含水時,除了發(fā)現(xiàn)固體變藍外,還發(fā)現(xiàn)該雙氧水中有氣泡產(chǎn)生,對此現(xiàn)象你的猜想是
銅離子作催化劑,雙氧水分解出氧氣
銅離子作催化劑,雙氧水分解出氧氣
,檢驗該氣體的實驗操作是
用帶火星木條檢驗,看是否復燃
用帶火星木條檢驗,看是否復燃

(4)將0.80g CuSO4?5H2O樣品受熱脫水過程的熱重曲線(樣品質(zhì)量隨溫度變化的曲線)如圖2所示.
①由圖2中可以看出,CuSO4?5H2O分解的最低溫度是
102℃
102℃

②試通過計算確定238℃時固體物質(zhì)的化學式.(要計算過程)
③將CuSO4?5H2O固體加熱到570℃分解后,得到的主要產(chǎn)物是黑色粉末、硫的最高價氧化物和水蒸氣,該反應的化學方程式為
CuSO4?5H2O
  △  
.
 
CuO+SO3↑+5H2O↑
CuSO4?5H2O
  △  
.
 
CuO+SO3↑+5H2O↑

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氧化銅有多種用途,如作玻璃著色劑、油類脫硫劑等.為獲得純凈的氧化銅以探究其性質(zhì),某同學用工業(yè)硫酸銅固體(含硫酸亞鐵等雜質(zhì))進行如下實驗:
(1)制備氧化銅:工業(yè)CuSO4
CuSO4溶液
CuSO4?5H2O→…→CuO
①步驟Ⅰ的目的是除去不溶性雜質(zhì).步驟Ⅰ的操作是:
加適量的水溶解、攪拌、過濾
加適量的水溶解、攪拌、過濾

②步驟Ⅱ的目的是除鐵.
③步驟Ⅲ的目的是得到CuSO4?5H2O晶體,操作是:
將CuSO4溶液加熱蒸發(fā)至有晶體析出現(xiàn)時,停止加熱
將CuSO4溶液加熱蒸發(fā)至有晶體析出現(xiàn)時,停止加熱
、過濾、水浴加熱烘干(水浴加熱的特點是受熱均勻,溫度易于控制在100℃以下)
④制備氧化銅(略)
(2)探究氧化銅的性質(zhì)
①取A、B兩支試管,往A中加入適量的CuO粉末,再分別向A和B加入等體積3%H2O2溶液,只觀察到A中有大量氣泡,結(jié)論是:
CuO可加快過氧化氫分解的反應速率,是過氧化氫分解反應的催化劑
CuO可加快過氧化氫分解的反應速率,是過氧化氫分解反應的催化劑

②為探究試管A中的反應速率(單位以mL/s表示),用如圖所示裝置收集氣體并測定其體積,實驗中還必需用到的儀器是:
計時器
計時器

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硫酸銅是生產(chǎn)、生活中常見的物質(zhì),下面是某學習小組展開的探究實錄:
Ⅰ、硫酸銅的制備
(1)某學習小組同學利用銅屑、稀硫酸為原料制備硫酸銅.其原理是在高溫條件下將銅粉反復灼燒,使銅充分氧化成氧化銅,再將氧化銅與稀硫酸反應制備硫酸銅,請寫出相應的化學方程式
2Cu+O2
  △  
.
 
2CuO
2Cu+O2
  △  
.
 
2CuO
、
CuO+H2SO4=CuSO4+H2O
CuO+H2SO4=CuSO4+H2O

(2)通過查閱資料,同學們找到了一種工業(yè)制備硫酸銅晶體(CuSO4?xH2O)的流程,具體如下:將銅絲放到稀硫酸中,控溫在50℃.加入10%的H2O2,反應0.5h后,升溫到60℃,持續(xù)反應1h后,過濾、蒸發(fā)、降溫結(jié)晶等,用少量95%的酒精淋洗后晾干,得CuSO4?5H2O.
①寫出該工藝流程生成CuSO4的化學方程式
Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O
Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O
;
②在上述生產(chǎn)過程中,控制溫度在50℃和60℃加熱的原因為
防止H2O2受熱分解
防止H2O2受熱分解
,
③上述生產(chǎn)流程的優(yōu)點有
耗能少
耗能少
(寫出一種即可);
④在過濾時,采用了右圖所示的裝置,你認為這樣做的優(yōu)點是
加快過濾的速度
加快過濾的速度
;
Ⅱ、硫酸銅的應用及相關(guān)實驗
(1)波爾多液是用硫酸銅和石灰乳配成的一種天藍色、粘稠的懸濁液,其有效成分是Cu4(OH)6SO4,其中銅元素的化合價為
+2價
+2價
,該化學式可以寫成鹽和堿的形式
CuSO4?3Cu(OH)2
CuSO4?3Cu(OH)2
,其殺菌機理可看作是Cu2+使病原菌失去活性,這說明病原菌的主體是
蛋白質(zhì)
蛋白質(zhì)
(填一種有機物名稱).
(2)為驗證Al的化學性質(zhì)比銅活潑,小怡做了以下實驗,現(xiàn)象如下表:
Al片(未打磨) Al片(打磨)
CuSO4溶液
(5%,5mL)
無變化,數(shù)小時后鋁片上附有極少氣泡,幾乎無紅色物質(zhì) 極少氣泡,附著極少紅色物質(zhì),持續(xù)較長時間
CuSO4溶液
(10%,5mL)
無變化,數(shù)小時后鋁片附有稍多氣泡,僅有極少紅色斑點 稍多氣泡,附著極少(多于5%)紅色物質(zhì),持續(xù)較長時間
CuCl2溶液
(5%,5mL)
多量氣泡,迅速出現(xiàn)紅色物質(zhì),很快溶液變成無色,且溫度升高 更多量氣泡,迅速出現(xiàn)紅色物質(zhì),很快溶液變成無色,且溫度升高
認真分析上表,回答下列問題:
①鋁和銅鹽溶液反應速率與
鋁片是否打磨
鋁片是否打磨
、
硫酸銅溶液的濃度
硫酸銅溶液的濃度
不同的銅鹽
不同的銅鹽
有關(guān),同時說明銅鹽溶液中的Cl-
加快
加快
(填“加快”或“抑制”)反應速率,若實驗室沒有CuCl2溶液,則可以在CuSO4溶液中加入少許
鹽酸
鹽酸
(填物質(zhì)名稱),以使實驗現(xiàn)象更為明顯;
②該反應過程要
放熱
放熱
(填“吸熱”或“放熱”).經(jīng)檢驗,產(chǎn)生的氣體是一種能燃燒的單質(zhì),該氣體是
H2
H2
(填化學式);
Ⅲ、硫酸銅晶體(CuSO4?xH2O)中結(jié)晶水(xH2O)含量的測定
在老師的指導下,學習小組取12.5g硫酸銅晶體(CuSO4?xH2O)進行熱分解,獲得相關(guān)數(shù)據(jù),并繪制成固體質(zhì)量-溫度的關(guān)系如下圖.

(1)在加熱過程中,隨著水分的蒸發(fā),固體顏色將由藍色逐漸變?yōu)?!--BA-->
色,最終變?yōu)楹谏?BR>(2)寫出固體質(zhì)量由10.7g變?yōu)?.9g時的化學方程式
CuSO4?xH2O
  △  
.
 
CuSO4+xH2O↑
CuSO4?xH2O
  △  
.
 
CuSO4+xH2O↑
;
(3)650℃以上時,硫酸銅固體就會發(fā)生分解,生成黑色金屬氧化物、二氧化硫及氧氣,此反應的化學方程式為
2CuSO4
  △  
.
 
2CuO+2SO2↑+O2
2CuSO4
  △  
.
 
2CuO+2SO2↑+O2

(4)根據(jù)圖中數(shù)據(jù),計算CuSO4?xH2O中的CuSO4的質(zhì)量分數(shù).(要求:根據(jù)x的值進行計算,CuSO4的相對分子質(zhì)量:160,H2O的相對分子質(zhì)量:18)

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