Question

6．硫酸铜是一种应用极其广泛的化工原料．实验中可将适量浓硝酸分多次加入到铜粉与稀硫酸的混合物中，加热使之反应完全，通过蒸发、结晶得到硫酸铜晶体（装置如图1所示）．
（1）配制质量分数20%的硫酸需要100mL 98%的浓硫酸（密度为1.84g/cm³）和717.6ml蒸馏水．配制所需仪器除烧杯、量筒、胶头滴管外，还需要的仪器玻璃棒．
（2）图2是图1的改进装置，为符合绿色化学的要求，某研究性学习小组进行如下设计：
方案1：以空气为氧化剂．将铜粉在某仪器A中反复灼烧，使铜与空气充分反应生成氧化铜，再将氧化铜与稀硫酸反应．反应后，过滤、蒸发、结晶等，用少量95%的酒精淋洗后晾干，得CuSO₄•5H₂O晶体．
方案2：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Fe₂（SO₄）₃，即发生反应．反应完全后向其中先加物质甲、后加物质乙，取样检验后，过滤、蒸发、结晶，滤渣可循环使用．[已知Fe（OH）₂、Fe（OH）₃和Cu（OH）₂完全沉淀时的pH分别为9.6、3.7、6.4．]
（3）方案1中的A仪器名称是坩埚．
（4）方案2中物质甲可以是f （选填答案编号，下同），物质乙可以是bc．
a．Cu     b．CuCO₃      c．CuO        d．氨水     e．氯水     f．双氧水
（5）用铜粉制硫酸，上述方案1、方案2都不是十分理想，一种更符合绿色化学理念的是在氧气存在时用热稀硫酸与铜反应，其化学方程式是：2Cu+O₂+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）100mL 98%的浓硫酸（密度为1.84g/cm³）的质量为100mL×1.84g/mL=184g，其中m（H₂SO₄）=184g×98%=180.32g，配制成质量分数20%的硫酸后溶液的质量为$\frac{180.32g}{20%}$=901.6g，以此可计算需要水的质量和体积；
（2）方案1中，将铜在坩埚中灼烧生成氧化铜，氧化铜与稀硫酸反应生成硫酸铜；
方案2中，铜与硫酸铁反应生成硫酸铜、硫酸亚铁，加入过氧化氢，氧化亚铁离子生成硫酸铁，然后加入氧化铜、碳酸铜等可除去铁离子，过滤、蒸发、结晶得到硫酸铜晶体，以此解答（3）、（4）（5）等题．

解答 解：（1）100mL 98%的浓硫酸（密度为1.84g/cm³）的质量为100mL×1.84g/mL=184g，其中m（H₂SO₄）=184g×98%=180.32g，配制成质量分数20%的硫酸后溶液的质量为$\frac{180.32g}{20%}$=901.6g，需要水的质量为901.6g-184g=717.6g，体积为717.6mL，配制所需仪器除烧杯、量筒、胶头滴管外，还需要的仪器有玻璃棒，
故答案为：717.6；玻璃棒；
（3）加热固体应在坩埚中进行，故答案为：坩埚；
（4）铜与硫酸铁反应生成硫酸铜、硫酸亚铁，加入过氧化氢，氧化亚铁离子生成硫酸铁，然后加入氧化铜、碳酸铜等可除去铁离子，过滤、蒸发、结晶得到硫酸铜晶体，
故答案为：f；bc；
（5）可加入过氧化氢，在加热条件下与铜、稀硫酸反应生成硫酸铜，反应的化学方程式为2Cu+O₂+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O，
故答案为：2Cu+O₂+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O．

点评 本题考查物质的制备实验方案的设计与评价，为高考常见题型，侧重于学生的分析、实验和计算能力的考查，注意把握物质的性质以及制备原理，把握实验方法，难度中等．