Question

为符合绿色化学的要求，某研究性学习小组进行如下设计：
第一组：以空气为氧化剂法
方案1：将铜粉在坩埚中反复灼烧，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2：将空气或氧气直接通入铜粉与稀硫酸的混合物中，向反应液中加FeSO₄或Fe₂（SO₄）₃，即发生反应．反应完全后加CuCO₃调节pH到3～4，产生Fe（OH）₃沉淀，过滤、蒸发、结晶得CuSO₄?5H₂O．滤渣可循环使用．
（1）写出加入FeSO₄或Fe₂（SO₄）₃后发生反应的相关的离子方程式

 

．
第二组：过氧化氢为氧化剂法
将少量铜丝放到适量的稀硫酸中，温度控制在50℃．加入H₂O₂，反应一段时间后，升温到60℃，再反应一段时间后．过滤、蒸发结晶等，用少量95%的酒精淋洗后晾干，得CuSO₄?5H₂O．
（2）过氧化氢试剂瓶最适合贴上的一个标签是

 

．

（3）若需要得到25.0g硫酸铜晶体，至少需要30%（密度为1.1g/cm3 ）的H₂O₂

 

mL．
（4）上述两种氧化法中，更符合绿色化学理念（从产品的纯度和能源的消耗角度）的是

 

 （填“第一组”或“第二组”），理由是

 

．

Answer 1

考点：化学试剂的分类,离子方程式的书写,溶液的配制

专题：元素及其化合物

分析：（1）二价铁能被氧气氧化为三价铁，三价铁能将铜氧化；
（2）过氧化氢有强氧化性；
（3）根据方程式进行计算；
（4）第一组方案1需要灼烧，方案2所得产品含有铁元素杂质；方案1产生有毒气体氮的氧化物，而第二组方案几乎不产生有害气体．

解答： 解：（1）二价铁能被氧气氧化为三价铁，三价铁能将铜氧化，离子方程式：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O；2Fe³⁺+Cu=Cu²⁺+2Fe²⁺，故答案为：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O；2Fe³⁺+Cu=Cu²⁺+2Fe²⁺；
（2）过氧化氢有强氧化性，是氧化剂，故答案为：B；
（3）25.0g硫酸铜的物质的量为0.1mol，设需要30%（密度为1.1g/cm³ ）的H₂O₂XmL．
Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O
    34          1
 1.1X×30%     0.1 

34

1.1X×30%

=

1

0.1

故答案为：10.3；
（4）第一组方案1需要灼烧，所以多消耗能源；第一组方案2所得产品含有铁元素杂质，产品不纯；第一组方案1产生有毒气体氮的氧化物，而第二组方案几乎不产生有害气体，且所得产品纯度较高，
故答案为：第二组；第一组方案1需要灼烧，多消耗能源；第一组方案2所得产品含有铁元素杂质；而第二组方案几乎不产生有害气体，且所得产品纯度高．

点评：本题考查了学生对实验原理的理解、实验方案的评价、实验装置的理解与评价、常用化学用语、物质推断、实验条件控制等，难度中等，实验方案设计，应根据实验目的思考实验原理，根据实验原理中反应物的状态和反应条件确定试剂和装置，通过比较和评价优选最佳实验方案．