Question

13．某科学课外兴趣小组同学在实验室利用废铜屑制取硫酸铜，甲、乙、丙、丁四位同学分别设计了下列四种方案．
请你完成对上述方案的评价及回答相关问题：
甲：Cu$→_{△}^{O_{2}}$CuO$\stackrel{稀H_{2}SO_{4}}{→}$CuSO₄
乙：Cu$\stackrel{FeSO_{4}溶液}{→}$CuSO₄
丙：Cu$\stackrel{AgNO_{3}溶液}{→}$Cu（NO₃）₂$\stackrel{NaOH溶液}{→}$Cu（OH）₂$\stackrel{稀H_{2}SO_{4}}{→}$CuSO₄
丁：Cu$→_{△}^{浓H_{2}SO_{4}}$CuSO₄（或
Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+H₂O）
（1）一定不能达到预期目的是乙同学的方案，理由是铜的活动性比铁弱，不能和硫酸亚铁发生置换反应．
（2）最优化的是甲同学的方案；
（3）请你写出丙同学的方案中，属于置换反应的化学方程式Cu+2AgN0₃=2Ag+Cu（NO₃）₂．
（4）请你对剩余方案从环保和反应物用量两个方面进行评价．

Answer 1

分析 按照要求从理论上正确，要求物质的转化需符合物质的性质及变化规律；操作上可行，要求操作应简便易行；经济上合理，要求不能利用价格昂贵的物质转化为价格低廉的物质；根据以上要求，分析每个方案得出合理的结论．

解答 解：（1）铜的活动性比铁弱，不能和硫酸亚铁发生置换反应，因此乙同学的方案一定不能达到预期目的；
（2）最优化的是甲同学，铜和氧气加热生成氧化铜，氧化铜和稀硫酸按照1：1的微粒个数比反应产生硫酸铜，从理论上和经济上都合理；
（3）丙同学的方案中铜与与硝酸银反应可生成硝酸铜和银发生的置换反应，反应的方程式为：Cu+2AgN0₃=2Ag+Cu（NO₃）₂；
（4）丙同学的方案中铜与与硝酸银反应可生成硝酸铜，硝酸铜与氢氧化钠可生成氢氧化铜沉淀；理论上正确，操作上也较简便，但利用硝酸银、氢氧化钠制取氢氧化铜，因此理论上合理，但经济上不合理；丁方案的缺点是反应产生二氧化硫，是有毒的气体；
故答案为：（1）乙；铜的活动性比铁弱，不能和硫酸亚铁发生置换反应；（2）甲；（3）Cu+2AgN0₃=2Ag+Cu（NO₃）₂；（4）丙方案不经济；丁方案会造成环境污染．

点评 本题考查了对方案的评价，要求理论上正确、操作上可行、经济上合理等方面进行评价得出结论即可．