Question

实验室用铜制备CuSO4溶液有多种方案，某实验小组给出了以下三种方案：

请回答有关问题：

（1）甲方案：

①写出该反应的离子方程式 ；

②为了节约原料，硫酸和硝酸的物质的量之比最佳为，n(H2SO4)：n(HNO3)= 。

（2）乙方案：将6.4g铜丝放到90mL 1.5mol·L-1的稀硫酸中，控温在50℃。加入40mL 10%的H2O2，反应0.5小时，升温到60℃，持续反应1小时后，经一系列操作，得CuSO4·5H2O 20.0g【已知有关摩尔质 量：M(Cu)=64g/mol， M(CuSO4·5H2O) =250g/mol】。

①反应时温度控制在50℃~60℃，不宜过高的原因是 ；

②本实验CuSO4·5H2O的产率为 。

（3）丙方案：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A调节pH至4 ，然后过滤、浓缩、结晶。

①物质A可选用以下的 （填序号）；

A．CaO B．NaOH C．CuCO3 D．Cu2(OH)2CO3 E．Fe2(SO4)3

②反应中加入少量FeSO4可加速铜的氧化，FeSO4的作用是 ；

（4）对比甲、乙、丙三种实验方案，丙方案的优点有（写两条）：

、 。

 

Answer 1

（1）①3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O （3分）； ②3:2（2分）

（2）①双氧水受热易分解造成损耗（2分）； ②80％（3分）

（3）①CD（2分）； ②作催化剂（或起催化作用，2分）

（4）无污染；原料利用率高（或常温下反应，耗能少；原料便宜，成本低等）（2分）

【解析】

试题分析：（1）①铜与稀硫酸、稀硝酸的混合液反应生成铜离子、NO、水，离子方程式为3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O；

②硫酸铜的化学式中Cu2+与SO42-的个数比是1:1，离子方程式中Cu2+与NO3-的个数比是是3:2，所以n(H2SO4)：n(HNO3)=3:2；

（2）①因为过氧化氢受热易分解，温度过高，造成过氧化氢的损失，产率降低；

②604gCu的物质的量是0.1mol，硫酸的物质的量是0.135mol，所以硫酸过量，理论上应生成0.1molCuSO4·5H2O，质量是25.0g，实际得到CuSO4·5H2O 20.0g，所以CuSO4·5H2O的产率是20.0g/25.0g×100%=80%;

（3）①加物质A调节pH至4目的是降低溶液酸度，使铁元素沉淀，同时不引入新杂质，所以应选择CuCO3、Cu2(OH)2CO3，二者与硫酸反应生成硫酸铜、二氧化碳气体放出，符合题目要求，而ABE均会引入新杂质，答案选CD。

②反应中加入少量FeSO4可加速铜的氧化，而FeSO4不与溶液中的任何物质反应，所以FeSO4的作用只能是催化剂的作用；

（4）与甲、乙比，丙的优点是不会产生污染，耗能少，原料便宜，节约原料等。

考点：考查硫酸铜的制备实验，对实验的分析能力，优缺点的比较，产率的计算