题目内容

实验室用铜制备CuSO4溶液有多种方案,某实验小组给出了以下三种方案:

请回答有关问题:
(1)甲方案:
①写出该反应的离子方程式                  
②为了节约原料,硫酸和硝酸的物质的量之比最佳为,n(H2SO4):n(HNO3)=           
(2)乙方案:将6.4g铜丝放到90mL 1.5mol·L-1的稀硫酸中,控温在50℃。加入40mL 10%的H2O2,反应0.5小时,升温到60℃,持续反应1小时后,经一系列操作,得CuSO4·5H2O 20.0g【已知有关摩尔质 量:M(Cu)=64g/mol, M(CuSO4·5H2O) =250g/mol】。
①反应时温度控制在50℃~60℃,不宜过高的原因是                      
②本实验CuSO4·5H2O的产率为                  
(3)丙方案:将空气或氧气直接通入到铜粉与稀硫酸的混合物中,发现在常温下几乎不反应。向反应液中加少量FeSO4,即发生反应,生成硫酸铜。反应完全后,加物质A调节pH至4 ,然后过滤、浓缩、结晶。
①物质A可选用以下的          (填序号);
A.CaOB.NaOHC.CuCO3D.Cu2(OH)2CO3 E.Fe2(SO4)3
②反应中加入少量FeSO4可加速铜的氧化,FeSO4的作用是                  
(4)对比甲、乙、丙三种实验方案,丙方案的优点有(写两条):
                                                                   
(1)①3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O (3分);  ②3:2(2分)
(2)①双氧水受热易分解造成损耗(2分);    ②80%(3分)
(3)①CD(2分);  ②作催化剂(或起催化作用,2分)
(4)无污染;原料利用率高(或常温下反应,耗能少;原料便宜,成本低等)(2分)

试题分析:(1)①铜与稀硫酸、稀硝酸的混合液反应生成铜离子、NO、水,离子方程式为3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O;
②硫酸铜的化学式中Cu2+与SO42-的个数比是1:1,离子方程式中Cu2+与NO3-的个数比是是3:2,所以n(H2SO4):n(HNO3)=3:2;
(2)①因为过氧化氢受热易分解,温度过高,造成过氧化氢的损失,产率降低;
②604gCu的物质的量是0.1mol,硫酸的物质的量是0.135mol,所以硫酸过量,理论上应生成0.1molCuSO4·5H2O,质量是25.0g,实际得到CuSO4·5H2O 20.0g,所以CuSO4·5H2O的产率是20.0g/25.0g×100%=80%;
(3)①加物质A调节pH至4目的是降低溶液酸度,使铁元素沉淀,同时不引入新杂质,所以应选择CuCO3、Cu2(OH)2CO3,二者与硫酸反应生成硫酸铜、二氧化碳气体放出,符合题目要求,而ABE均会引入新杂质,答案选CD。
②反应中加入少量FeSO4可加速铜的氧化,而FeSO4不与溶液中的任何物质反应,所以FeSO4的作用只能是催化剂的作用;
(4)与甲、乙比,丙的优点是不会产生污染,耗能少,原料便宜,节约原料等。
练习册系列答案
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安徽省从2013年12月1日零时起,车用汽油升级为“国Ⅳ”标准,对二氧化硫的排放有了大大的改善。已知SO2可以用Fe( NO3)3溶液吸收, 0.1mol/L的Fe(NO3)3溶液的pH=2。某学习小组据此展开如下相关探究:
【探究I】铜与浓硫酸的反应探究:
(l)取12.8g铜片于三颈烧瓶中,通N2一段时间后再加入20 mL 18 mol?L-1的浓硫酸,加热。装置A中有白雾(硫酸酸雾)生成,装置B中产生白色沉淀,充分反应后,烧瓶中仍有铜片剩余。

①该小组同学认为烧瓶中除有铜片剩余外还应有较多的硫酸剩余,其原因是: ___________________  
②该小组同学欲通过测定产生气体的量来求余酸的物质的量,设计了多种实验方案。下列方案不可行的是______         
A.将产生的气体缓缓通过预先称量的盛有碱石灰的干燥管,结束反应后再次称重
B.将产生的气体缓缓通入足量硫酸酸化的高锰酸钾溶液后,再加入足量的BaCl2溶液,测量所得沉淀的质量
C.用排饱和NaHSO3溶液的方法测定其产生气体的体积(折算成标准状况)
【探究II】装置B中产生沉淀的原因探究:
(2)加入浓硫酸之前先通N2一段时间,其目的是____                                 
(3)经过讨论,该小组对装置B中产生沉淀的原因,提出下列猜想(不考虑各因素的叠加):
猜想1: 装置A中的白雾进入B参与反应
猜想2:SO2被Fe3+氧化为SO42-
猜想3:                                  
(4)甲同学认为只要在装置A、B间增加洗气瓶C,就可以排除装置A中白雾影响,则C中盛放的试剂是                      
(5)乙同学取出少量装置B中清液,加入几滴酸性高锰酸钾,发现紫红色褪去,据此认为猜想2成立。你是否同意其结论?并说明理由:                                    
【思考与交流】
(6)实验结束后,若使烧瓶中铜片继续溶解,下列方案(必要时可加热)可行的是         
A.打开弹簧夹,通入O2                  B.由分液漏斗加入H2O2溶液
C.由分液漏斗加入NaNO3溶液           D.由分液漏斗加入Na2SO4溶液
近年来,酸雨污染较为严重,防治酸雨成了迫在眉睫的问题。
(1)有人提出了一种利用氯碱工业产品处理含二氧化硫废气的方法,流程如下:
(Ⅰ)将含SO2的废气通入电解饱和食盐水后所得到的溶液中,得NaHSO3溶液。
(Ⅱ)将电解饱和食盐水所得气体反应后制得盐酸。
(Ⅲ)将盐酸加入NaHSO3溶液中,反应所得到的SO2气体回收,生成的NaCl循环利用。
①写出步骤(Ⅰ)反应的化学方程式:                                    
②写出步骤(Ⅱ)中电解饱和食盐水的化学方程式:                              
③写出步骤(Ⅲ)反应的离子方程式:                                     
(2)还有学者提出利用Fe2、Fe3等离子的催化作用,常温下将SO2氧化成SO42-而实现SO2的回收利用。某研究性学习小组据此设计了如下方案,在实验室条件下测定转化器中SO2氧化成SO42-的转化率。

①该小组采用下图装置在实验室测定模拟烟气中SO2的体积分数,X溶液可以是       。(填写序号)
A.碘的淀粉溶液B.酸性高锰酸钾溶液
C.氢氧化钠溶液D.氯化钡溶液
②若上述实验是在标准状况下进行的,欲测定转化器中SO2氧化成SO的转化率,已知气体流速,还需测定的数据有                                            
二氧化硫是重要的工业原料,探究其制备方法和性质具有非常重要的意义。
(1)工业上用黄铁矿(FeS2,其中S元素为-l价)在高温下和氧气反应制备SO2:4FeS2+11O28SO2+2Fe2O3,该反应中被氧化的元素是    (填元素符号)。当该反应转移2.75 mol电子时,生成的二氧化硫在标准状况下的体积为    L。 
(2)实验室中用下列装置测定SO2催化氧化为SO3的转化率。(已知SO3熔点为16.8 ℃,假设气体进入装置时分别被完全吸收,且忽略空气中CO2的影响。)

①简述使用分液漏斗向圆底烧瓶中滴加浓硫酸的操作是                         
②实验过程中,需要通入氧气。试写出一个用如图所示装置制取氧气的化学方程式                              

③当停止通入SO2,熄灭酒精灯后,需要继续通一段时间的氧气,其目的是           
④实验结束后,若装置D增加的质量为m g,装置E中产生白色沉淀的质量为n g,则此条件下二氧化硫的转化率是    (用含字母的代数式表示,不用化简)。
(3)某学习小组设计用如图装置验证二氧化硫的化学性质。

①能说明二氧化硫具有氧化性的实验现象为                              
②为验证二氧化硫的还原性,充分反应后,取试管b中的溶液分成三份,分别进行如下实验:
方案Ⅰ:向第一份溶液中加入AgNO3溶液,有白色沉淀生成
方案Ⅱ:向第二份溶液加入品红溶液,红色褪去
方案Ⅲ:向第三份溶液加入BaCl2溶液,产生白色沉淀
上述方案中合理的是    (填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”);试管b中发生反应的离子方程式为                                                     
③当通入二氧化硫至试管c中溶液显中性时,该溶液中c(Na+)=    (用含硫微粒浓度的代数式表示)。

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