Question

13．某兴趣小组在实验室用铜和硫酸为原料多种方法制取硫酸铜．制备方法如下．
方法一：
（1）浓硫酸试剂瓶上适合贴上的标签是D （填“序号”）．

（2）甲同学取6.4g铜片和10mL l8mol•L^-1浓硫酸，放在试管中共热时发现，铜与热的浓硫酸反应后得到蓝色溶液和刺激性气味的气体，同时发现在试管底部有一些灰白色固体．
①铜跟浓硫酸反应的化学方程式为Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
②直到最后反应完毕，发现试管中还有铜片剩余．甲根据所学的化学知识，认为反应后溶液中还有硫酸剩余．他这样认为的理由是加热条件下，Cu和浓硫酸反应但和稀硫酸不反应．
请你设计一个简单的实验证明反应后溶液中硫酸的存在：取反应后溶液少许于试管中，加入紫色石蕊试液，如果溶液变红色，说明含有氢离子，则含有稀硫酸
③甲同学为了验证其中灰白色固体的主要成分．设计下列实验：
实验步骤：倾倒掉上层液体后，向所得灰白色的固体中加入适量蒸馏水，充分振荡．
实验现象：溶液变蓝色；
实验结论：所得白色固体的化学式为CuSO₄．
方法二：
（3）乙同学认为甲设计的实验方案不好，他自己设计的思路是：先将铜粉在空气中灼烧转化成氧化铜，再将氧化铜溶解于稀硫酸．对比甲的方案，你认为乙同学方案的优点是
①不产生污染环境的气体，②硫酸用量少．
（4）丙同学在一个烧杯中加入铜粉，倒入稀硫酸，在加入双氧水，发现溶液变蓝色，请写出所发生反应的离子方程式Cu+H₂O₂+H⁺=Cu²⁺+2H₂O．
（5）从硫酸铜稀溶液得到蓝矾的实验操作步骤是：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤．

Answer 1

分析 （1）浓硫酸具有强腐蚀性；
（2）①加热条件下，Cu和浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫和水；
②加热条件下，Cu和浓硫酸反应，但和稀硫酸不反应；
酸能使紫色石蕊试液变红色；
③硫酸铜粉末为白色，而硫酸铜溶液为蓝色；
（3）Cu和氧气反应生成CuO，CuO和稀硫酸反应生成硫酸铜和水；
（4）酸性条件下，Cu和稀硫酸反应生成硫酸铜和水；
（5）将硫酸铜溶液中获取胆矾需要的实验操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤．

解答 解：（1）浓硫酸具有强腐蚀性，所以其标签应该是D，故答案为：D；
（2）①加热条件下，Cu和浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，反应方程式为Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
②加热条件下，Cu和浓硫酸反应，但和稀硫酸不反应，所以反应后的溶液中还含有硫酸；
酸能使紫色石蕊试液变红色，硫酸根离子用盐酸酸化的氯化钡溶液检验，其检验方法为：取反应后溶液少许于试管中，加入紫色石蕊试液，如果溶液变红色，说明含有氢离子，则含有稀硫酸；
故答案为：加热条件下，Cu和浓硫酸反应但和稀硫酸不反应；取反应后溶液少许于试管中，加入紫色石蕊试液，如果溶液变红色，说明含有氢离子，则含有稀硫酸；
③硫酸铜粉末为白色，而硫酸铜溶液为蓝色，将白色固体溶于水后，溶液变蓝色，说明白色固体为CuSO₄，
故答案为：CuSO₄；
（3）由2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO，CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O可知，不生成有毒气体二氧化硫，且使用的硫酸量少，则其优点为不产生污染环境的气体、硫酸用量少，故答案为：不产生污染环境的气体；硫酸用量少；
（4）酸性条件下，Cu和稀硫酸反应生成硫酸铜和水，离子方程式为Cu+H₂O₂+H⁺=Cu²⁺+2H₂O，
故答案为：Cu+H₂O₂+H⁺=Cu²⁺+2H₂O；
（5）将硫酸铜溶液中获取胆矾需要的实验操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，
故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶；过滤．

点评 本题以Cu和浓硫酸反应为载体考查物质制备及化学实验方案评价，为高频考点，侧重考查学生实验操作、实验评价及分析判断能力，明确化学反应原理及实验评价方法是解本题关键，化学实验要考虑环境保护、药品用量、实验操作的可行性等方面，题目难度不大．