Question

【题目】某化学兴趣小组探究在实验室中由Cu为原料制取CuSO4溶液的实验方案，并进行评价分析、实验探究和方案改进． 【实验方案】
方案一：Cu CuO CuSO4
方案二：Cu CuSO4[Cu+H2O2+H2SO4（稀）═CuSO4+2H2O]
方案三：Cu CuSO4[Cu+2H2SO4（浓） CuSO4+SO2↑+2H2O]
方案四：Cu CuSO4[Cu+Fe2（SO4）3═CuSO4+2FeSO4]
方案五：Cu CuSO4[3Cu+3H2SO4（稀）+2HNO3（稀）═3CuSO4+2NO↑+4H2O]
【评价分析】
（1）方案二与方案一相比，优点是实验的操作步骤不需要走分步进行和 ． 但工业上不采用方案二大量使用H2O2制硫酸铜的原因是 ．
（2）方案三与方案一、二相比，缺点是和反应会产生SO2 ． 生产生活中大量的SO2排放到空气中容易形成 ．
（3）【实验探究】 老师设计了如下的实验方案四：

已知：①4FeSO4+O2+2H2SO4（稀）═2Fe2（SO4）3+2H2O
②溶液中pH=3.2时Fe（OH）3开始沉淀，实验流程中“滤渣”的化学式为 ， 滤渣与稀H2SO4反应的化学方程式为 ．
（4）【方案改进】 某同学针对方案五查阅资料：Cu与稀H2SO4和稀HNO3的混合酸反应时，生成的无色NO气体很容易在常温下与空气中的O2反应，生成红棕色，有刺激性气味的有毒气体NO2：NO2溶于H2O时生成HNO3和NO，工业上利用这一生产原理生产HNO3 ． NO2溶于H2O的化学反应方程式为 ， 若采用方案五制取CuSO4溶液，根据上述查阅资料所获得的反应原理，改进的实验方案中可循环使用的物质是（填化学式）．

Answer 1

【答案】
（1）不需要加热；成本高
（2）生成相同质量硫酸铜时消耗硫酸多；酸雨
（3）Fe（OH）3；2Fe（OH）3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+6H2O
（4）3NO2+H2O=2HNO3+NO；NO2．
【解析】解：（1）方案二与方案一相比，优点是实验的操作步骤不需要走分步进行和不需要加热；

但工业上不采用方案二大量使用H2O2制硫酸铜的原因是：需要消耗大量的过氧化氢，成本高．

故填：不需要加热；成本高．（2）方案三与方案一、二相比，缺点是生成相同质量硫酸铜时消耗硫酸多和反应会产生SO2；

生产生活中大量的SO2排放到空气中时，二氧化硫能和水反应生成亚硫酸、硫酸等物质，容易形成酸雨．故填：生成相同质量硫酸铜时消耗硫酸多；酸雨．（3）②溶液中pH=3.2时Fe（OH）3开始沉淀，实验流程中“滤渣”是氢氧化铁，氢氧化铁的化学式为Fe（OH）3；

氢氧化铁与稀H2SO4反应生成硫酸铁和水，反应的化学方程式为；2Fe（OH）3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+6H2O．

故填：Fe（OH）3；2Fe（OH）3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+6H2O．（4）NO2溶于H2O时生成HNO3和NO，反应的化学方程式为：3NO2+H2O=2HNO3+NO；

若采用方案五制取CuSO4溶液，根据上述查阅资料所获得的反应原理，改进的实验方案中可循环使用的物质是NO2．

故填：3NO2+H2O=2HNO3+NO；NO2．

【考点精析】通过灵活运用金属材料的选择依据和书写化学方程式、文字表达式、电离方程式，掌握黑色金属：通常指铁、锰、铬及它们的合金．重金属：如铜、锌、铅等；有色金属轻金属：如钠、镁、铝等；有色金属：通常是指除黑色金属以外的其他金属；注意：a、配平 b、条件 c、箭号即可以解答此题．