Question

 (1)實(shí)驗(yàn)室用銅制取硫酸銅，將適量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。理論上硫酸和硝酸的物質(zhì)的量之比最佳為：_________________________________。

(2)實(shí)際上，即使銅粉、硫酸及硝酸都比較純，制得的CuSO₄·5H₂O中還是有可能存在的雜質(zhì)是________，除去這種雜質(zhì)的實(shí)驗(yàn)操作稱為_____________________________。

(3)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)：

方案甲：以空氣為氧化劑。將銅粉在________(填儀器名稱)中反復(fù)灼燒，使銅與空氣充分反應(yīng)生成氧化銅，再將氧化銅與稀硫酸反應(yīng)。

方案乙：將空氣或氧氣直接通入到銅粉與稀硫酸的混合物中，發(fā)現(xiàn)在常溫下幾乎不反應(yīng)。向反應(yīng)液中加少量FeSO₄，即發(fā)生反應(yīng)，生成硫酸銅。反應(yīng)完全后，加物質(zhì)甲調(diào)節(jié)pH，鐵元素全部沉淀(一般認(rèn)為鐵離子的濃度下降到10^－5 mol·L^－1，就認(rèn)為沉淀完全)，然后過濾、濃縮、結(jié)晶。

請(qǐng)回答下列問題：已知：K_sp[Cu(OH)₂]≈10^－22，K_sp[Fe(OH)₂]≈10^－16，K_sp[Fe(OH)₃]≈10^－38

①為了使鐵元素全部沉淀，應(yīng)調(diào)節(jié)pH至少為______________________________；

②甲物質(zhì)可選用的是________；

A．CuCl₂　  B．NaOH　   C．Cu₂(OH)₂CO₃　     D．CuO      E．H₂SO₄

③反應(yīng)中加入少量FeSO₄對(duì)銅的氧化可以起催化作用。其反應(yīng)過程是：第1步，4Fe^2＋＋O₂＋4H^＋===4Fe^3＋＋2H₂O，請(qǐng)寫出其第2歩反應(yīng)的離子方程式_____________________

________________________________________________________________________。

方案丙：將銅絲放到一定量的稀硫酸中，加入適量的H₂O₂，并控溫在50 ℃～60 ℃，持續(xù)反應(yīng)1 h，也能獲得硫酸銅。請(qǐng)回答下列問題：

④反應(yīng)時(shí)溫度必須控制在50 ℃～60 ℃，溫度不宜過高的主要原因是________________________________________________________________________；

⑤寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________________。

Answer 1

解析　(1)據(jù)3Cu＋8H^＋＋2NO===2NO↑＋4H₂O＋3Cu^2＋，硝酸提供2H^＋，而硫酸提供6H^＋，故理論上硫酸和硝酸的物質(zhì)的量之比最佳為3∶2。

(2)制得的CuSO₄·5H₂O中還是有可能存在的雜質(zhì)是Cu(NO₃)₂，分離CuSO₄和Cu(NO₃)₂，利用溶解度上的差異進(jìn)行重結(jié)晶。

(3)灼燒固體要用的儀器就是坩堝，①已知：K_sp[Cu(OH)₂]≈10^－22，K_sp[Fe(OH)₂]≈10^－16，K_sp[Fe(OH)₃]≈10^－38應(yīng)該加入能夠與H^＋反應(yīng)的物質(zhì)調(diào)節(jié)pH值，讓鐵元素以Fe(OH)₃形式析出來；K_sp[Fe(OH)₃]≈10^－38＝10^－5×c(OH^－)³，可以求出c(OH^－)＝10^－11，求出pH＝3，又不引入雜質(zhì)離子又能與H^＋反應(yīng)調(diào)節(jié)pH值，可選用Cu₂(OH)₂CO₃或者CuO。③2Fe^3＋＋Cu===2Fe^2＋＋Cu^2＋。④反應(yīng)時(shí)溫度必須控制在50 ℃～60 ℃，溫度不宜過高的主要原因是防止雙氧水分解。⑤Cu＋H₂O₂＋H₂SO₄===CuSO₄＋2H₂O。

答案　(1)3∶2　(2)Cu(NO₃)₂　重結(jié)晶　(3)坩堝�、�3　②CD�、�2Fe^3＋＋Cu===2Fe^2＋＋Cu^2＋�、芊乐闺p氧水分解�、軨u＋H₂O₂＋H₂SO₄===CuSO₄＋2H₂O