Question

19．硫酸铜晶体俗称“胆矾”，在无机化工及生产生活中有广泛的应用．某课外研究小组的同学用粗铜粉设计了两种制备胆矾的途径：

（1）分别写出两种途径涉及的化学方程式：
途径Ⅰ2Cu+O₂+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O
途径ⅡCu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O
（2）途径II中，若铜还有剩余，硫酸是否消耗完毕：否（填“是”或“否”）．其理由是因随反应的进行，硫酸变稀，而稀H₂SO₄不与Cu反应，故H₂SO₄不会耗完
设计一个实验证明你的结论，写出你所设计实验的反应原理（用化学方程式表示）H₂SO₄+Fe=FeSO₄+H₂↑．
（3）比较制取胆矾的两种途径，途径Ⅰ有明显的两个优点：
①产生等量胆矾，途径I消耗硫酸少②途径I不产生污染大气的气体．

Answer 1

分析 （1）途径Ⅰ由铜与稀硫酸与氧气反应生成硫酸；途径Ⅱ由铜与浓硫酸加热反应生成硫酸铜和二氧化硫的反应；
（2）途径Ⅱ随着反应的进行，浓硫酸变稀，反应停止；利用稀硫酸与活泼金属生成氢气检验稀硫酸；
（3）途径Ⅱ有浓硫酸参加反应，消耗较多硫酸，并产生污染性二氧化硫气体．

解答 解：（1）途径Ⅰ由铜与稀硫酸与氧气反应生成硫酸，反应为：2Cu+O₂+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O；途径Ⅱ由铜与浓硫酸加热反应生成硫酸铜和二氧化硫，反应为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
故答案为：2Cu+O₂+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O；Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（2）浓硫酸与铜发生反应Cu+2H₂SO₄（浓）Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O随着反应的进行，浓硫酸浓度逐渐降低，稀硫酸与铜不反应，则硫酸不能消耗完毕，稀硫酸与活泼金属反应生成氢气，可想溶液中加入足量的铁粉，H₂SO₄+Fe=FeSO₄+H₂↑，检验生成的气体即可；
故答案为：否；因随反应的进行，硫酸变稀，而稀H₂SO₄不与Cu反应，故H₂SO₄不会耗完；H₂SO₄+Fe=FeSO₄+H₂↑；
（3）比较反应的两个途径，途径Ⅱ有浓硫酸参加反应，消耗较多硫酸，并产生污染性二氧化硫气体；
故答案为：产生等量胆矾，途径I消耗硫酸少；途径I不产生污染大气的气体．

点评 考查实验准备方案设计与绿色化学等，难度中等，注意实验方案设计应理论正确、操作简单可行、经济节约、绿色环保．