题目内容

12．氧化铜有多种用途，如用作玻璃着色剂、油类脱硫剂等．为获得纯净的氧化铜，某同学用工业硫酸铜（含硫酸亚铁等杂质）进行如下实验：

经查阅资料得知，在溶液中通过调节溶液的酸碱性而使Cu2+、Fe2+、Fe3+分别生成沉淀的pH如下：
物质Cu（OH）2Fe（OH）2Fe（OH）3
开始沉淀pH6.07.51.4
沉淀完全pH13143.7
（1）步骤Ⅰ的目的是除不溶性杂质．所需操作的名称是溶解、过滤．
（2）步骤Ⅱ的目的是除硫酸亚铁．操作步骤是先滴加H2O2溶液，稍加热，当Fe2+转化完全后，慢慢加入Cu2（OH）2CO3粉末，搅拌，以调整溶液pH在一定范围之内，加热煮沸一段时间，过滤，用稀硫酸酸化滤液至pH=1．
①写出用H2O2溶液除去硫酸亚铁的离子方程式2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O．
②调整pH 的范围应该在3.7～6.0之间．
（3）步骤Ⅲ的目的是得到CuSO4•5H2O晶体．操作是将溶液加热蒸发至有晶膜出现时，停止加热，冷却结晶，水浴加热烘干．采用水浴加热的原因是防止CuSO4•5H2O晶体分解．
（4）该同学用CuSO4溶液进行如下探究实验：取A、B两支试管，分别加入 2mL  5%H2O2溶液，再向H2O2溶液中分别滴入0.1mol•L-1FeCl3和CuSO4 溶液各1mL，摇匀，观察到滴入FeCl3溶液的试管产生气泡更快，由此得到结论：Fe3+对H2O2溶液分解的催化效率比Cu2+高，该同学的结论是否正确错误（填正确或错误），请说明原因根据控制变量的思想，所用溶液的阴离子不同，无法比较阳离子的催化效率．
（5）16克硫酸铜固体投入水中形成1升溶液，则该溶液显酸性（填“酸性”或“碱性”或“中性”），溶液中所有阳离子总数大于0.1NA（填“等于”或“大于”或“小于”），若在上述新配制溶液加入稀硫酸再加入铁片产生氢气速率会明显加快，原因是形成原电池；室温下、若在上述新配制溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成，当溶液的pH=8时c（Cu2+）=2.2×10-8mol•L-1（Kap[Cu（OH）2]=2.2×10-20）．

分析 （1）除去不溶性杂质的操作是过滤；
（2）H2O2将Fe2+氧化为Fe3+；
（3）将CuSO4溶液加热蒸发至有晶体析应进行冷却结晶，注意温度不能过高，防止晶体分解；
（4）要排除阴离子的干扰；
（5）硫酸铜是强酸弱碱盐，铜离子水解，溶液呈酸性，根据水解方程式可判断离子总数，铁、铜、稀硫酸可以构成原电池，根据Kap[Cu（OH）2]=c2（OH-）•c（Cu2+），可计算铜离子的浓度．

解答 解：（1）除去混合物中不溶性的杂质，可以先溶解、在过滤，在溶解的过程中必须用玻璃棒搅拌，故答案为：溶解、过滤；
（2）①加H2O2将Fe2+氧化为Fe3+，反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
②加H2O2已将Fe2+氧化为Fe3+，Fe3+只能存在于酸性溶液中，当溶液的pH大于1.4时，Fe3+开始水解生成沉淀，当溶液的pH等于3.7时，Fe3+已完全水解为沉淀，为防止生成Cu（OH），pH应小于6.0，故答案为：3.7～6.0；
（3）将CuSO4溶液加热蒸发至有晶体析出现时，即饱和状态，停止加热，冷却结晶，然后用水浴加热烘干就可得到CuSO4•5H2O晶体，注意温度不能过高，防止晶体分解，故答案为：冷却结晶；防止CuSO4•5H2O晶体分解；
（4）加入FeCl3和CuSO4溶液，二者阴离子不同，不能排除阴离子的干扰，
故答案为：错误；根据控制变量的思想，所用溶液的阴离子不同，无法比较阳离子的催化效率；
（5）硫酸铜是强酸弱碱盐，铜离子水解，溶液呈酸性，其水解方程式为Cu2++H2O=2H++Cu（OH）2，16克硫酸铜溶液中含有铜离子0.1mol，所以水解后溶液中阳离子总数大于0.1NA，硫酸铜溶液加入稀硫酸再加入铁片，铁能置换出铜，附着在铁片上，铁、铜、稀硫酸可以构成原电池，所以产生氢气速率会明显加快，根据Kap[Cu（OH）2]=c2（OH-）•c（Cu2+），可知pH=8即c（OH-）=10-6时c（Cu2+）=$\frac{2.2×1{0}^{-20}}{（{1{0}^{-6}）}^{2}}$mol•L-1=2.2×10-8mol•L-1，
故答案为：酸；大于；形成原电池；2.2×10-8 ．

点评 本题是一道实验探究题，能较好的考查学生分析和解决问题的能力，考查了常见物质分离的方法、原电池原理、沉淀溶解平衡的计算等，解答时要依据题干提供信息，结合相关知识细心分析解答．

练习册系列答案
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13．有A、B两种互溶的化合物都不溶于水且密度比水小，常温下A为液体，B为固体，A不与NaOH反应，B与NaOH作用生成水和可溶的C，C与盐酸作用可得NaCl和B．分离A和B的混合物，可采用下列方法：
①向分液漏斗中加入稀盐酸；
②向分液漏斗中加入A和B的混合物；
③向分液漏斗中加入NaOH溶液；
④充分振荡混合液，静置、分液；
⑤将烧杯中的液体重新倒回分液漏斗中
（1）操作的正确顺序是②③④（用序号填空），从分液的漏斗的上（填“上”或“下”）层分离出的液体是A；⑤①④（用序号填空），从分液漏斗的上（填“上”或“下”）层分离出的液体是B．
可供选择的操作有：①向分液漏斗中加入稀盐酸；②向分液漏斗中加入A和B的混合物；③向分液漏斗中加入氢氧化钠溶液；④充分振荡混合液，静置，分液；⑤将烧杯中的液体重新倒回分液漏斗中．
（2）实验中需要用到的仪器有：铁架台（附有铁夹、铁圈、石棉网）、蒸馏烧瓶、酒精灯、接液管、冷凝管、温度计、锥形瓶及必要的导管和橡皮塞，首先蒸馏出来的液体是A．
14．为确定某溶液的离子组成，分别进行如下实验：
①测定溶液的pH，溶液显强碱性．
②取少量溶液加入稀盐酸至溶液呈酸性，产生无刺激性、能使澄清石灰水变浑浊的气体．
③在上述溶液中再滴加Ba（NO3）2溶液，产生白色沉淀．
④取上层清液继续滴加Ba（NO3）2溶液至无沉淀时，再滴加AgNO3溶液，产生白色沉淀．
根据实验以下推测正确的是（　　）
A．不一定有SO42-离子B．一定有CO32-离子
C．Cl-离子一定存在D．一定没有SO42-离子
11．图1是1mol NH3与1.25mol O2恰好反应生成NO和H2O（g）过程中的能量变化示意图，图2是反应NO（g）+$\frac{3}{2}$H2O（g）═NH3（g）+$\frac{5}{4}$O2（g）的能量变化示意图．则图中E3=360.7kJ•mol-1，E4=226.7kJ•mol-1
7．高锰酸钾是锰的重要化合物和常用的氧化剂，工业用软锰矿制备高锰酸钾的实验流程如下
（1）上述流程中可以循环使用的物质有MnO2、KOH（写化学式）
（2）生产中需要纯净的CO2气体．若实验室要制备纯净的CO2所需试剂最好选择cd（填试剂代号），可用的发生装置为c（填装置代号）．
a．石灰石    b．浓盐酸    c．稀H2SO4d．纯碱
                   
（3）操作II是将混合溶液浓缩结晶、趁热过滤、洗涤，可得到KMnO4晶体．证明晶体已洗涤干净的实验操作为取最后一次洗涤液少许置于试管中，滴加氯化钡溶液，若没有白色沉淀生成，则证明洗涤干净（不含碳酸钾）．
（4）从经济环保角度考虑，要完全反应b需要的试剂最好是生石灰或熟石灰，并写出相应的化学方程式CaO+H2O+K2CO3=2KOH+CaCO3↓（或Ca（OH）2+K2CO3=2KOH+CaCO3↓）．
（5）高锰酸钾是氧化还原滴定分析时常用的一种试剂，在滴定操作时，应将高锰酸钾标准溶液盛放在酸式（填“酸式”或“碱式”）滴定管中，在用容量瓶配制250ml高锰酸钾标准溶液时，需要的仪器除天平、玻璃棒、烧杯、胶头滴管外，还需250mL容量瓶（填仪器名称），用酸性KMnO4溶液滴定硫酸亚铁晶体（FeSO4•7H2O），写出滴定反应的离子方程式5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O．
17．按要求填空：
（1）电离平衡常数是衡量弱电解质电离程度强弱的物理量．已知：
化学式电离常数（25℃）
HCNK=4.9×10-10
CH3COOHK=1.8×10-5
H2CO3K1=4.3×10-7、K2=5.6×10-11
①向NaCN溶液中通入少量的CO2，发生反应的化学方程式为NaCN+H2O+CO2═HCN+NaHCO3．
②不能证明HCN是弱电解质的方法是D
A．测得0.1mol/L HCN的pH＞l
B．测得NaCN溶液的pH＞7
C．0.1mol/L的HCN溶液与盐酸，稀释100倍后，HCN的pH大
D．用足量锌分别与相同浓度、相同体积的盐酸和HCN溶液反应，产生的氢气一样多
③25℃在CH3COOH与CH3COONa的溶液中，pH=6，则溶液中c（CH3COO-）/c（CH3COOH）=18．
（2）常温时，将某一元酸HA溶液与NaOH溶液等体积混合：
①若c （HA）=c （NaOH）=0．lmol/L，测得混合后溶液的pH＞7．原因是（用离子方程式表示）A-+H2O?HA+OH-．
②若在100℃时，pH （HA）+（NaOH）=12，测得混合后溶液的显中性pH=6．当c（HA）=0.02mol/L，c（NaOH）═0.04mol/L时，将两种溶液等体积混合后，溶液中由水电离出的H+浓度为10-10mol/L，混合后溶液的pH=10（假设混合后溶液体积为两溶液体积之和）．
4．电化学知识可广泛应用于生产生活实际之中．
（1）某校举办的科技创意展上，同学们制作如图1的神奇的水果电池，收到一致好评．水果电池的反应本质是负极金属和水果中的电解质之间的氧化还原反应；Cu作电池的正极（填“正极”或“负极”）．
（2）氢能源是一种绿色可循环使用的新能源，利用太阳能分解水获得氢气是最理想的获得氢能的方法之一．请在图2的空格中填上循环过程中出现的相应物质的分子式．燃料电池工作时负极上电极反应式（用磷酸作电解质）H2-2e-=H2↑．
（3）已知铅蓄电池工作时的电极反应之一：PbO2+2H2SO4+2e-═PbSO4+2H2O，则该反应发生在正极（填“正”或“负”）上．当该电极上有1.5mol盐生成时，理论上电路中转移的电子数为3NA．
（4）某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率，则在以下3种溶液中，可与上述实验中CuSO4溶液起相似作用的是c（填选项）．
a．NaSO4    b．MgSO4   c．Ag2SO4   d．K2SO4．
1．锌溴液流电池是一种新型电化学储能装置（如图所示），电解液为溴化锌水溶液，电解液在电解质储罐和电池间不断循环，下列说法正确的是（　　）
A．充电时电极a连接电源的负极
B．放电时负极的电极反应式为2Br--2e-═Br2
C．放电时左侧电解质储罐中的离子总浓度增大
D．充电时右侧电极变粗．电解质溶液浓度減小
2．微型银锌电池钮扣电池有广泛应用，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH，电极反应为：
Zn+2OH--2e-═ZnO+H2O；Ag2O+H2O+2e-═2Ag+2OH-，根据上述反应式，判断下列叙述中正确的是（　　）
A．在使用过程中，电池负极区溶液的碱性增强
B．使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极
C．Zn是负极，Ag2O是正极
D．Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应

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