题目内容

硫酸铜是一种应用极其广泛的化工原料。制备硫酸铜是无机化学实验教学中一个重要的实验。由于铜不能与稀硫酸直接反应,实验中将浓硝酸分次加入到铜粉与稀硫酸中,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中,A仪器的名称为         ,烧瓶中发生的离子反应方程式为             。

(2)图2是图1的改进装置,改进的目的是                          。

(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:空气为氧化剂法

方案1:以空气为氧化剂。将铜粉在仪器B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,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1中的B仪器名称是            。

②方案2中甲物质是         (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45 mL  1.5mol/L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1 h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CuSO4·5H2O 10.6g。请回答下列问题:

③该反应的离子反应方程式为                                               。

④控制温度在50℃和60℃加热的原因为            ,晶体采用酒精淋洗的优点是             。

⑤上述两种氧化法中,更符合绿色化学理念的是       (填“第一组”或“第二组”),理由是        。

(1)分液漏斗(1分)。Cu+4H++2NO3—=Cu2++2NO2↑+2H2O(或NO的方程式也可)(2分)。

(2)安全瓶(防止倒吸等)(1分)

(3)①坩埚(1分)  ②b(1分)     ③Cu+H2O2+2H+=Cu2++2H2O(2分)

④防止双氧水分解(1分),酒精与水互溶且极易挥发,减少晶体溶解(1分),第二组(2分)

理由:第一组中的方案1需要加热,消耗能源,方案2所得产品含有铁元素杂质。而第二组方案几乎不产生有害气体,且所得产品纯度较高。(2分)

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