Question

硫酸铜是一种用途广泛的化工原料．将适量稀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（装置如图所示）．
（1）图中烧瓶内发生的离子反应方程式为：

 

（2）反应时B瓶内的现象是

 

（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：
第一组：以空气为氧化剂法
把Fe₂（SO₄）₃作催化剂加入到铜粉与稀硫酸的混合物中，并通入空气或氧气，即发生反应．反应完全后向其中加入物质甲调节pH，产生Fe（OH）₃沉淀，过滤、蒸发、结晶，得到硫酸铜晶体，滤渣作催化剂循环使用．
经查阅资料得知，在溶液中通过调节溶液的酸碱性而使Cu²⁺，Fe²⁺ Fe³⁺分别生成沉淀的pH如下：
请回答下列问题：
①物质甲是（填字母序号）

 

．
a．NH₃?H₂Ob．CuCO₃ c．NaOH d．CuO
②该方案中调节pH的范围是

 

．
第二组：过氧化氢氧化法

物质	开始沉淀时的PH	完全沉淀时的PH
Fe（OH）3	1.9	3.2
Cu（OH）2	4.7	6.7
Fe（OH）2	6.3	9.7

将铜丝放到稀硫酸中，加入10%的H₂O₂，微热．充分反应后，经过滤、蒸发结晶、抽滤等操作，用少量95%的酒精淋洗后晾干，得到硫酸铜晶体．
请回答下列问题：
③加热时温度不宜过高的原因是

 

，晶体采用酒精淋洗的优点是

 

．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,铜金属及其重要化合物的主要性质

专题：实验设计题

分析：（1）将适量稀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，稀硝酸和铜反应生成硝酸铜和一氧化氮、水．
（2）生成的一氧化氮进入装置B中，遇到氧气反应生成二氧化氮气体；
（3）①调节溶液的PH时，不能引进杂质离子，且所加的物质可以和酸发生反应即可；
②调节溶液PH使铁离子全部沉淀，铜离子不沉淀，依据图表数据分析判断；
③根据双氧水加热易分解的性质分析；晶体采用酒精淋洗减少晶体的溶解分析；

解答： 解：（1）将适量稀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，稀硝酸和铜反应生成硝酸铜和一氧化氮、水，反应方程为：3Cu+3H₂SO₄+2HNO₃=3CuSO₄+2NO↑+4H₂O；
故答案为：3Cu+3H₂SO₄+2HNO₃=3CuSO₄+2NO↑+4H₂O；
（2）生成的一氧化氮进入装置B中，遇到氧气反应生成二氧化氮气体，反应为2NO+O₂=2NO₂，气体从无色气体变化为红棕色气体；
故答案为：无色气体变化为红棕色气体；
（3）①调节溶液的PH时，不能引进杂质离子，且所加的物质可以和酸发生反应即可，所以甲物质为CuCO₃或CuO；
故答案为：bd；
②亚铁离子被氧化为铁离子，调节溶液PH使铁离子全部沉淀，铜离子不沉淀，该方案中调节pH的范围是3.2-4.7；
故答案为：3.2-4.7；
③根据双氧水加热易分解的性质分析，过氧化氢不稳定，温度过高易分解生成水和氧气，晶体采用酒精淋洗的优点是酒精易挥发且与水以任意比例溶解，减少晶体的溶解；
故答案为：防止双氧水分解；酒精易挥发且与水以任意比例溶解，减少晶体的溶解；

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．