题目内容


 (1)实验室用铜制取硫酸铜,将适量硝酸分多次加入到铜粉与稀硫酸的混合物中,加热使之反应完全,通过蒸发、结晶得到硫酸铜晶体。理论上硫酸和硝酸的物质的量之比最佳为:_________________________________。

(2)实际上,即使铜粉、硫酸及硝酸都比较纯,制得的CuSO4·5H2O中还是有可能存在的杂质是________,除去这种杂质的实验操作称为_____________________________。

(3)为符合绿色化学的要求,某研究性学习小组进行如下设计:

方案甲:以空气为氧化剂。将铜粉在________(填仪器名称)中反复灼烧,使铜与空气充分反应生成氧化铜,再将氧化铜与稀硫酸反应。

方案乙:将空气或氧气直接通入到铜粉与稀硫酸的混合物中,发现在常温下几乎不反应。向反应液中加少量FeSO4,即发生反应,生成硫酸铜。反应完全后,加物质甲调节pH,铁元素全部沉淀(一般认为铁离子的浓度下降到10-5 mol·L-1,就认为沉淀完全),然后过滤、浓缩、结晶。

请回答下列问题:已知:Ksp[Cu(OH)2]≈10-22Ksp[Fe(OH)2]≈10-16Ksp[Fe(OH)3]≈10-38

①为了使铁元素全部沉淀,应调节pH至少为______________________________;

②甲物质可选用的是________;

A.CuCl2   B.NaOH    C.Cu2(OH)2CO3      D.CuO      E.H2SO4

③反应中加入少量FeSO4对铜的氧化可以起催化作用。其反应过程是:第1步,4Fe2+O2+4H===4Fe3+2H2O,请写出其第2歩反应的离子方程式_____________________

________________________________________________________________________。

方案丙:将铜丝放到一定量的稀硫酸中,加入适量的H2O2,并控温在50 ℃~60 ℃,持续反应1 h,也能获得硫酸铜。请回答下列问题:

④反应时温度必须控制在50 ℃~60 ℃,温度不宜过高的主要原因是________________________________________________________________________;

⑤写出该反应的化学方程式为__________________________________________。


解析 (1)据3Cu+8H+2NO===2NO↑+4H2O+3Cu2,硝酸提供2H,而硫酸提供6H,故理论上硫酸和硝酸的物质的量之比最佳为3∶2。

(2)制得的CuSO4·5H2O中还是有可能存在的杂质是Cu(NO3)2,分离CuSO4和Cu(NO3)2,利用溶解度上的差异进行重结晶。

(3)灼烧固体要用的仪器就是坩埚,①已知:Ksp[Cu(OH)2]≈10-22Ksp[Fe(OH)2]≈10-16Ksp[Fe(OH)3]≈10-38应该加入能够与H反应的物质调节pH值,让铁元素以Fe(OH)3形式析出来;Ksp[Fe(OH)3]≈10-38=105×c(OH)3,可以求出c(OH)=10-11,求出pH=3,又不引入杂质离子又能与H反应调节pH值,可选用Cu2(OH)2CO3或者CuO。③2Fe3+Cu===2Fe2+Cu2。④反应时温度必须控制在50 ℃~60 ℃,温度不宜过高的主要原因是防止双氧水分解。⑤Cu+H2O2+H2SO4===CuSO4+2H2O。

答案 (1)3∶2 (2)Cu(NO3)2 重结晶 (3)坩埚 ①3 ②CD ③2Fe3+Cu===2Fe2+Cu2 ④防止双氧水分解 ⑤Cu+H2O2+H2SO4===CuSO4+2H2O


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