Question

12．氧化铜有多种用途，如作玻璃着色剂、油类脱硫剂等．为获得纯净的氧化铜以探究其性质，某同学用工业硫酸铜（含硫酸亚铁等杂质）进行如下实验：工业CuSO₄$\stackrel{Ⅰ}{→}$$\stackrel{Ⅱ}{→}$CuSO₄溶液$\stackrel{Ⅲ}{→}$CuSO₄•5H₂O→…→CuO
（1）制备氧化铜：
①步骤Ⅰ的目的是除不溶性杂质，操作是：加适量水溶解，搅拌，过滤．
②步骤Ⅱ的目的是除铁，操作是：滴加H₂O₂溶液，稍加热；当Fe²⁺完全转化后，慢慢加入Cu₂（OH）₂CO₃粉末，搅拌，以控制pH=3.5；加热煮沸一段时间，过滤，用稀硫酸酸化滤液至pH=1．控制溶液pH=3.5的原因是：使Fe³⁺可全部转化为Fe（OH）₃沉淀，而Cu²⁺不会转化为Cu （OH）₂沉淀．
③步骤Ⅲ的目的是得到CuSO₄•5H₂O固体，操作是：将CuSO₄•5H₂O溶液加热蒸发至有晶体出现时，停止加热、过滤、水浴加热烘干．水浴加热的特点是：受热均匀，温度易于控制在100⁰C以下．
（2）探究氧化铜的性质：
①取A、B两支试管，往A中加入适量的CuO粉末，再分别向A和B加入等体积3% H₂O₂溶液，只观察到A中有大量气泡，结论是：CuO可加快H₂O₂分解的反应速率，是H₂O₂分解反应的催化剂．
②为探究试管A中的反应速率，收集气体并测定其体积必需的实验仪器有：秒表、橡皮塞、导管、集气瓶、量筒．

Answer 1

分析 （1）①不溶性杂质与溶液分离，利用过滤；
②滴加H₂O₂能将亚铁离子氧化；Cu₂（OH）₂CO₃粉末使铁离子水解平衡正向移动；
③由溶液得到晶体，可进行溶解，然后蒸发，冷却结晶能析出晶体，水浴加热能保持温度恒定，防止晶体分解；
（2）①A中加入适量CuO粉末，观察到有气体生成，则CuO起催化剂的作用；
②测定反应速率，需要知道一定时间内气体的体积变化，以此选择仪器．

解答 解：（1）①不溶性杂质与溶液分离，利用过滤，则操作步骤为加适量水溶解，搅拌，过滤，
故答案为：加适量水溶解，搅拌，过滤；
②Cu₂（OH）₂CO₃粉末使铁离子水解平衡正向移动，目的是调节溶液的酸性，使Fe³⁺水解全部转化为Fe（OH）₃沉淀，
故答案为：使Fe³⁺可全部转化为Fe（OH）₃沉淀，而Cu²⁺不会转化为Cu （OH）₂沉淀；
③由溶液得到晶体，可进行溶解，然后蒸发，为饱和溶液，冷却结晶能析出晶体，水浴加热能保持温度恒定，防止CuSO₄•5H₂O晶体分解，
故答案为：将CuSO₄•5H₂O溶液加热蒸发至有晶体出现时，停止加热；受热均匀，温度易于控制在100⁰C以下；
（2）①A中加入适量CuO粉末，观察到有气体生成，而B中没有气体生成，则说明CuO起催化剂的作用，
故答案为：CuO可加快H₂O₂分解的反应速率，是H₂O₂分解反应的催化剂；
②测定反应速率，需要知道一定时间内气体的体积变化，除导管、橡皮塞、水槽、集气瓶外还必须有量筒、秒表（或计时器、手表），
故答案为：秒表、橡皮塞、导管、集气瓶、量筒．

点评 本题考查制备实验方案的设计及物质的分离、提纯，明确流程中的各步操作的目的是解答的关键，结合物质的性质及反应原理即可解答，题目难度中等．