题目内容
三星堆遗址考古的重大发现，揭开了川西平原早期蜀国的面纱，将蜀国的历史推前了两千多年，填补了中国考古学、青铜文化、青铜艺术史上的诸多空白．而硫酸铜是湿法冶金应用极早的一种化工原料．铜不能与稀硫酸直接反应，本实验中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、2所示）
（1）图1烧瓶中发生反应的离子方程式为
（2）图2是图1的改进装置，其优点有
（3）为符合绿色化学的要求，某研究性学习小组进行如下设计：
第一组：以空气为氧化剂法
方案1：以空气为氧化剂．将铜粉在①坩埚中反复灼烧，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．
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FeSO4或Fe2（SO4）3，即发生反应．反应完全后向其中加物质甲调节pH到3～4，产生Fe（OH）3沉淀，过滤、蒸发、结晶，滤渣作催化剂循环使用．[已知Fe（OH）3和Cu（OH）2完全沉淀时的pH分别为：3.7、6.4．]请回答下列问题：
①方案2中甲物质是
第二组：过氧化氢为氧化剂法
将3.2g铜丝放到45mL 1.5mol?L-1的稀硫酸中，控温在50℃．加入18mL 10%的H2O2，反应0.5h后，升温到60℃，持续反应1h后，过滤、蒸发结晶、减压抽滤等，用少量95%的酒精淋洗后晾干，得到CuSO4?5H2O的质量为10.6g．
请回答下列问题：
②加热时温度不宜过高的原因是
（1）图1烧瓶中发生反应的离子方程式为
Cu+4H++2NO3-═Cu2++2NO2↑+2H2O或3Cu+8H++2NO3-═3Cu2++2NO↑+4H2O
Cu+4H++2NO3-═Cu2++2NO2↑+2H2O或3Cu+8H++2NO3-═3Cu2++2NO↑+4H2O
；（2）图2是图1的改进装置，其优点有
防止倒吸；NO、NO2有毒气体能被完全吸收
防止倒吸；NO、NO2有毒气体能被完全吸收
；（3）为符合绿色化学的要求，某研究性学习小组进行如下设计：
第一组：以空气为氧化剂法
方案1：以空气为氧化剂．将铜粉在①坩埚中反复灼烧，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．
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FeSO4或Fe2（SO4）3，即发生反应．反应完全后向其中加物质甲调节pH到3～4，产生Fe（OH）3沉淀，过滤、蒸发、结晶，滤渣作催化剂循环使用．[已知Fe（OH）3和Cu（OH）2完全沉淀时的pH分别为：3.7、6.4．]请回答下列问题：
①方案2中甲物质是
b
b
（填字母序号）． a．CaO b．CuCO3 c．CaCO3第二组：过氧化氢为氧化剂法
将3.2g铜丝放到45mL 1.5mol?L-1的稀硫酸中，控温在50℃．加入18mL 10%的H2O2，反应0.5h后，升温到60℃，持续反应1h后，过滤、蒸发结晶、减压抽滤等，用少量95%的酒精淋洗后晾干，得到CuSO4?5H2O的质量为10.6g．
请回答下列问题：
②加热时温度不宜过高的原因是
防止双氧水分解
防止双氧水分解
，根据有关数据计算出制取CuSO4?5H2O的产率（实际产量与理论产量的百分比）=84.8%
84.8%
．分析：（1）铜和浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，随着反应的进行，浓硝酸变成稀硝酸，稀硝酸和铜反应生成硝酸铜和一氧化氮、水．
（2）根据一氧化氮的性质及尾气处理装置分析；
（3）①根据除杂原则：除掉杂质且不引进新的杂质判断；
②根据双氧水加热易分解的性质分析；
（2）根据一氧化氮的性质及尾气处理装置分析；
（3）①根据除杂原则：除掉杂质且不引进新的杂质判断；
②根据双氧水加热易分解的性质分析；
解答：解：（1）将适量浓硝酸分多次加入到铜粉与稀硫酸的混合物中，铜粉与稀硫酸不反应，铜与浓硝酸反应，Cu+4H++2NO3-═Cu2++2NO2↑+2H2O，随着反应的进行，浓硝酸变成稀硝酸，稀硝酸和铜反应生成硝酸铜和一氧化氮、水，3Cu+8H++2NO3-═3Cu2++2NO↑+4H2O，
故答案为：Cu+4H++2NO3-═Cu2++2NO2↑+2H2O或3Cu+8H++2NO3-═3Cu2++2NO↑+4H2O；
（2）改进前，二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，一氧化氮有毒且和水不反应，所以NO、NO2有毒气体不能被完全吸收，且二氧化氮和氢氧化钠反应后，导管内压强减小，易产生倒吸现象；改进后，通入氧气，氧气、一氧化氮、二氧化氮、水反应完全生成硝酸被氢氧化钠吸收；且中间储气瓶有缓冲作用，防止倒吸．
故答案为：可防止倒吸；NO、NO2有毒气体能被完全吸收；
（3）①除杂的原则，保证不引入杂质，加入氧化钙或碳酸钙都能引进新的杂质，故ac错误，故答案为：b；
②过氧化氢不稳定，温度过高易分解生成水和氧气；设3.2g铜生成五水硫酸铜的质量为xg，根据铜原子守恒得铜和五水硫酸铜的关系式为：
Cu→CuSO4?5H2O
64g 250g
3.2g xg
所以x=12.5
理论上生成CuSO4?5H2O 12.5克，故产率为
×100%=84.8%，
故答案为：防止双氧水分解；84.8%．
故答案为：Cu+4H++2NO3-═Cu2++2NO2↑+2H2O或3Cu+8H++2NO3-═3Cu2++2NO↑+4H2O；
（2）改进前，二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，一氧化氮有毒且和水不反应，所以NO、NO2有毒气体不能被完全吸收，且二氧化氮和氢氧化钠反应后，导管内压强减小，易产生倒吸现象；改进后，通入氧气，氧气、一氧化氮、二氧化氮、水反应完全生成硝酸被氢氧化钠吸收；且中间储气瓶有缓冲作用，防止倒吸．
故答案为：可防止倒吸；NO、NO2有毒气体能被完全吸收；
（3）①除杂的原则，保证不引入杂质，加入氧化钙或碳酸钙都能引进新的杂质，故ac错误，故答案为：b；
②过氧化氢不稳定，温度过高易分解生成水和氧气；设3.2g铜生成五水硫酸铜的质量为xg，根据铜原子守恒得铜和五水硫酸铜的关系式为：
Cu→CuSO4?5H2O
64g 250g
3.2g xg
所以x=12.5
理论上生成CuSO4?5H2O 12.5克，故产率为
| 10.6g |
| 12.5g |
故答案为：防止双氧水分解；84.8%．
点评：本题考查化学实验，意在考查对化学实验原理、实验设计和实验结论的运用能力．实验是高考中的重点内容，题型以选择题和填空题为主，考查的内容常以典型的实验基本操作及正误判断等为主．
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