Question

【题目】CuSO4用途广泛，以Cu为原料制CuSO4有多种方法。

(1)实验室可用Cu与浓硫酸反应制CuSO4。

① Cu与浓硫酸反应的化学方程式是________。

② 该方法制CuSO4存在的不足是________(写出任意一条)。

(2)实验小组采取如下方法制CuSO4。

实验表明，Fe3+能加快生成CuSO4的反应速率，加快原理可表述为：

i. 2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+

ii. ……

ii的离子方程式是________。

(3)用电解的方法制CuSO4，如图所示。

① 与直流电源a 端相连的电极材料是________(填“铜片”或“石墨”)。

② 将进口处较浓硫酸替换为Na2SO4溶液进行实验，发现得到的CuSO4溶液pH比替换前升高，结合化学用语解释pH升高的原因是________。

Answer 1

【答案】

(1)①Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O

②反应产生SO2，对环境有污染或氧化剂浓硫酸利用率不高

(2)4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O；

(3)①铜片②替换为Na2SO4后，阴极区发生反应2H++2e-=H2↑，阴极区c(OH-)＞c(H+)，OH-也可以通过阴离子交换膜运动到阳极区，导致CuSO4溶液pH升高

【解析】

试题分析：(1)① Cu与浓硫酸反应的化学方程式为Cu + 2H2SO4(浓)CuSO4 + SO2↑+2H2O，故答案为：Cu + 2H2SO4(浓)CuSO4 + SO2↑+2H2O；

②该方法制CuSO4存在的不足有：反应中产生SO2，对环境有污染或氧化剂浓硫酸利用率不高，故答案为：反应中产生SO2，对环境有污染或氧化剂浓硫酸利用率不高；

(2)根据反应流程，Fe3+为催化剂，因此Fe3+能加快生成CuSO4的反应速率，加快原理可表述为：i. 2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+；ii4Fe2+ + O2 + 4H+ =4Fe3+ + 2H2O，故答案为：4Fe2+ + O2 + 4H+ =4Fe3+ + 2H2O；

(3)①用电解的方法制CuSO4，铜电极需要与直流电源正极相连，根据硫酸根离子的移动方向，a为直流电源正极，因此与直流电源a 端相连的电极材料是铜片，故答案为：铜片；

② 替换为Na2SO4后，阴极区发生反应2H++2e-=H2↑，阴极区c(OH-)＞c(H+)，OH-也可以通过阴离子交换膜运动到阳极区，导致CuSO4溶液pH升高，故答案为：替换为Na2SO4后，阴极区发生反应2H++2e-=H2↑，阴极区c(OH-)＞c(H+)，OH-也可以通过阴离子交换膜运动到阳极区，导致CuSO4溶液pH升高；