Question

10．硫酸铜是一种应用极其广泛的化工原料，由于铜不能与稀硫酸直接反应，实验中将铜加入浓硫酸，加热使之反应完全（装置如图1、2所示）．再通过一定的操作得到硫酸铜晶体．

（1）仪器A的名称为分液漏斗
（2）写出铜与浓硫酸反应的化学方程式Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O
（3）写出烧杯中发生反应的离子反应方程式SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O
（4）装置图2与图1相比的优点是增加了防倒吸装置
（5）为符合绿色化学的要求，某研究性学习小组进行如下设计：
将铜与稀硫酸混合，同时加入试剂X，可生成硫酸铜溶液．则X可以是ad（填序号）．
a．热空气        b．FeCl₃       c．KNO₃              d．H₂O₂
（6）在不加入试剂X的情况下，某同学利用电解法也制得了硫酸铜溶液．装置如图3：写出石墨电极上发生的电极反应式2H⁺+2e^-=H₂↑
（7）写出由硫酸铜稀溶液制得硫酸铜晶体的操作方法为加热浓缩、冷却结晶、过滤．

Answer 1

分析 （1）根据仪器A的构造可知A为分液漏斗；
（2）铜与浓硫酸在加热条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫气体和和水；
（3）烧杯中盛有氢氧化钠溶液，用于吸收有毒的二氧化硫气体；
（4）根据二氧化硫与氢氧化钠溶液反应，易发生倒吸现象分析；
（5）根据“符合绿色化学”要求：不产生污染气体、不引进杂质进行分析；
（6）根据电解池工作原理分析，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应；
（7）实验目的是“硫酸铜稀溶液制得硫酸铜晶体”分析操作方法．

解答 解：（1）根据图示可知，仪器A为分液漏斗，
故答案：分液漏斗； 
（2）铜与浓硫酸加热反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，反应的化学方程式为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（3）二氧化硫有毒，需要用碱液吸收，所以烧杯中发生反应的离子方程式为：SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O，
故答案为：SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O；
（4）由于二氧化硫与氢氧化钠溶液反应，易发生倒吸现象，应该使用防倒吸装置，图示装置中图2与图1相比的优点是增加了防倒吸装置，
故答案为：增加了防倒吸装置；
（5）将铜与稀硫酸混合，同时加入试剂X，可生成硫酸铜溶液，由于铜与稀硫酸不反应，需要加入具有氧化性的试剂，且不能产生污染气体，可以用a．热空气、d．H₂O₂，不能选用b．FeCl₃（引进杂质）、c．KNO₃ （生成污染气体、引进杂质），
故答案为：a、d；
（6）装置图3中，铜连接电源正极，为电解池的阳极，则铜电解失去电子生成铜离子，石墨电极连接电源负极，为电解池的阴极，则石墨电解上氢离子得到电子生成氢气，发生的电极反应式：2H⁺+2e^-=H₂↑，
故答案为：2H⁺+2e^-=H₂↑；         
（7）硫酸铜稀溶液制得硫酸铜晶体，温度过高无法得到硫酸铜晶体，所以需要通过加热浓缩、冷却结晶、过滤的操作方法获得硫酸铜晶体，
故答案为：加热浓缩、冷却结晶、过滤．

点评 本题考查了制备方案的设计，题目难度中等，明确实验目的、实验原理为解答关键，涉及实验方案的评价、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、电解原理等知识，注意掌握制备方案设计与评价原则，明确电解原理、化学实验基本操作方法，试题培养了学生的分析能力及化学实验能力．