2.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$→_{△}^{O_{2}}$CuO$\stackrel{稀H_{2}SO_{4}}{→}$CuSO4
方案二:Cu$→_{H_{2}O_{2}}^{稀H_{2}SO_{4}}$CuSO4[Cu+H2O2+H2SO4(稀)═CuSO4+2H2O]
方案三:Cu$→_{△}^{浓H_{2}SO_{4}}$CuSO4[Cu+2H2SO4(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O]
方案四:Cu$\stackrel{Fe_{2}(SO_{4})_{3}}{→}$CuSO4[Cu+Fe2(SO43═CuSO4+2FeSO4]
方案五:Cu$→_{稀HNO_{3}}^{稀H_{2}SO_{4}}$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排放到空气中容易形成酸雨.
【实验探究】
(3)老师设计了如下的实验方案四:

已知:①4FeSO4+O2+2H2SO4(稀)═2Fe2(SO43+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Fe(OH)3,滤渣与稀H2SO4反应的化学方程式为2Fe(OH)3+3H2SO4=Fe2(SO43+6H2O.
【方案改进】
(4)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(填化学式).
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