题目内容
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并探究其性质，某同学用工业硫酸铜（含硫酸亚铁等杂质）进行如下实验：
（1）制备氧化铜：
工业CuSO4
CuSO4溶液
CuSO4?5H2O…CuO
①步骤Ⅰ的目的是除去不溶性杂质．操作是
②步骤Ⅱ的目的是除去硫酸亚铁．操作是：滴加H2O2溶液，稍加热；Fe2+转化完全后，慢慢加入Cu2（OH）2CO3粉末，搅拌，以控制溶液pH=3.5；加热煮沸一段时间，过滤，用稀硫酸酸化滤液至pH=1．滴加H2O2的目的是
③步骤Ⅲ的目的是得到CuSO4?5H2O晶体，操作是将CuSO4?5H2O溶液加热蒸发至有晶膜出现时，停止加热，
（2）探究氧化铜性质：
①取A、B两支试管，往A中先加入适量CuO粉末，再分别向A和B中加入等体积的3%H2O2溶液，只观察到A中有大量气泡，结论是
②为探究试管A中反应的速率，收集气体并测定其体积必需的实验仪器除导管、橡皮塞、水槽外还必须有
（1）制备氧化铜：
工业CuSO4
| Ⅰ |
| Ⅱ |
| Ⅲ |
①步骤Ⅰ的目的是除去不溶性杂质．操作是
加适量水溶解，搅拌，过滤
加适量水溶解，搅拌，过滤
．②步骤Ⅱ的目的是除去硫酸亚铁．操作是：滴加H2O2溶液，稍加热；Fe2+转化完全后，慢慢加入Cu2（OH）2CO3粉末，搅拌，以控制溶液pH=3.5；加热煮沸一段时间，过滤，用稀硫酸酸化滤液至pH=1．滴加H2O2的目的是
将Fe2+氧化为Fe3+
将Fe2+氧化为Fe3+
，加入Cu2（OH）2CO3粉末的目的是调节溶液的酸性，使Fe3+水解全部转化为Fe（OH）3沉淀
调节溶液的酸性，使Fe3+水解全部转化为Fe（OH）3沉淀
．③步骤Ⅲ的目的是得到CuSO4?5H2O晶体，操作是将CuSO4?5H2O溶液加热蒸发至有晶膜出现时，停止加热，
冷却结晶
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
防止CuSO4?5H2O晶体分解
．（2）探究氧化铜性质：
①取A、B两支试管，往A中先加入适量CuO粉末，再分别向A和B中加入等体积的3%H2O2溶液，只观察到A中有大量气泡，结论是
CuO对H2O2的分解有催化作用
CuO对H2O2的分解有催化作用
．②为探究试管A中反应的速率，收集气体并测定其体积必需的实验仪器除导管、橡皮塞、水槽外还必须有
量筒、秒表（或计时器、手表）
量筒、秒表（或计时器、手表）
．分析：（1）①不溶性杂质与溶液分离，利用过滤；
②滴加H2O2能将亚铁离子氧化；Cu2（OH）2CO3粉末使铁离子水解平衡正向移动；
③晶膜出现时为饱和溶液，冷却结晶能析出晶体，水浴加热能保持温度恒定，防止晶体分解；
（2）①A中加入适量CuO粉末，观察到有气体生成，则CuO起催化剂的作用；
②测定反应速率，需要知道一定时间内气体的体积变化，以此选择仪器．
②滴加H2O2能将亚铁离子氧化；Cu2（OH）2CO3粉末使铁离子水解平衡正向移动；
③晶膜出现时为饱和溶液，冷却结晶能析出晶体，水浴加热能保持温度恒定，防止晶体分解；
（2）①A中加入适量CuO粉末，观察到有气体生成，则CuO起催化剂的作用；
②测定反应速率，需要知道一定时间内气体的体积变化，以此选择仪器．
解答：解：（1）①不溶性杂质与溶液分离，利用过滤，则操作步骤为加适量水溶解，搅拌，过滤，故答案为：加适量水溶解，搅拌，过滤；
②除杂过程中滴加H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+；Cu2（OH）2CO3粉末使铁离子水解平衡正向移动，目的是调节溶液的酸性，使Fe3+水解全部转化为Fe（OH）3沉淀，故答案为：将Fe2+氧化为Fe3+；调节溶液的酸性，使Fe3+水解全部转化为Fe（OH）3沉淀；
③晶膜出现时为饱和溶液，冷却结晶能析出晶体，水浴加热能保持温度恒定，防止CuSO4?5H2O晶体分解，故答案为：冷却结晶；防止CuSO4?5H2O晶体分解；
（2）①A中加入适量CuO粉末，观察到有气体生成，而B中没有气体生成，则说明CuO起催化剂的作用，故答案为：CuO对H2O2的分解有催化作用；
②测定反应速率，需要知道一定时间内气体的体积变化，除导管、橡皮塞、水槽外还必须有量筒、秒表（或计时器、手表），故答案为：量筒、秒表（或计时器、手表）．
②除杂过程中滴加H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+；Cu2（OH）2CO3粉末使铁离子水解平衡正向移动，目的是调节溶液的酸性，使Fe3+水解全部转化为Fe（OH）3沉淀，故答案为：将Fe2+氧化为Fe3+；调节溶液的酸性，使Fe3+水解全部转化为Fe（OH）3沉淀；
③晶膜出现时为饱和溶液，冷却结晶能析出晶体，水浴加热能保持温度恒定，防止CuSO4?5H2O晶体分解，故答案为：冷却结晶；防止CuSO4?5H2O晶体分解；
（2）①A中加入适量CuO粉末，观察到有气体生成，而B中没有气体生成，则说明CuO起催化剂的作用，故答案为：CuO对H2O2的分解有催化作用；
②测定反应速率，需要知道一定时间内气体的体积变化，除导管、橡皮塞、水槽外还必须有量筒、秒表（或计时器、手表），故答案为：量筒、秒表（或计时器、手表）．
点评：本题考查制备实验方案的设计及物质的分离、提纯，明确流程中的各步操作的目的是解答的关键，结合物质的性质及反应原理即可解答，题目难度中等．
练习册系列答案
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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)2 | Fe(OH)2 | Fe(OH)3 |
| 开始沉淀pH | 6.0 | 7.5 | 1.4 |
| 沉淀完全pH | 13 | 14 | 3.7 |
⑵ 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____________________________。
②调整pH 的范围应该在____________之间。
⑶ 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，_____________，水浴加热烘干。采用水浴加热的原因是____ 。
⑷ 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 2 mL 5%H2O2溶液，再向H2O2溶液中分别滴入0.1 mol·L－１ FeCl3和CuSO4溶液各1 mL，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________（填正确或错误），请说明原因 。
（5）16克硫酸铜固体投入水中形成1升溶液，则该溶液显 性（填“酸性”或“碱性”或“中性”），溶液中所有阳离子总数 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 ；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+）=________________mol·L-1（Kap[Cu（OH）2]=2.2×10-20）。