题目内容

4．下图是用废铜料（铁、铜混合物）来生产胆矾（CuSO4•5H2O）的过程，请根据图示回答下列问题．

（1）试剂X是稀硫酸（填名称）．
（2）途径Ⅱ的化学方程式为Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O．
（3）有关途径Ⅰ和途径Ⅱ的说法正确是b、c（填编号）
a．途径Ⅰ的操作步骤比途径Ⅱ多，因此采取途径Ⅱ更合理
b．途径Ⅰ相比途径Ⅱ节省原料，且不产生污染
c．相同质量的单质A完全反应生成硫酸铜的量与途径无关
d．每生成1mol B，消耗1mol氧化剂，转移2mol电子
（4）称取25g胆矾，加热冷却后称量固体的质量减少了7.2g，则所得固体的化学式为CuSO4•H2O．

分析 废铜料中有铁和铜，要生产硫酸铜，需将铁除去，因此可加入足量稀硫酸将铁除去，X为稀硫酸，铜与硫酸不反应，过滤后铜与氧气反应转化为氧化铜，氧化铜和硫酸反应生成硫酸铜，
（1）上述分析可知X为溶解铁和铜分离的试剂为稀硫酸；
（2）铜和浓硫酸加热反应生成硫酸铜、二氧化硫和水；
（3）途径Ⅱ是铜与浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，因此对比途径I、Ⅱ，途径Ⅰ没有二氧化硫产生，无污染，
a．途径Ⅰ的操作步骤比途径Ⅱ多，过程中无污染；
b．途径Ⅰ相比途径Ⅱ节省原料，且不产生污染
c．铜元素守恒分析，；
d．每生成1molB为氧化铜，是铜和氧气反应生成氧化铜，消耗0.5mol氧化剂，转移2mol电子；
（4）25g胆矾物质的量=$\frac{25g}{250g/mol}$=0.1mol，加热冷却后称量固体的质量减少了7.2g物质的量=$\frac{7.2g}{18g/mol}$=0.4mol，结合CuSO4•5H2O可知失去的结晶水，得到固体的化学式．

解答 解：废铜料中有铁和铜，要生产硫酸铜，需将铁除去，X为稀硫酸，因此可加入足量稀硫酸将铁除去，铜与硫酸不反应，过滤后铜与氧气反应转化为氧化铜，氧化铜和硫酸反应生成硫酸铜溶液，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到硫酸铜晶体，途径Ⅱ是铜和浓硫酸加热反应生成硫酸铜溶液，过程中同时生成污染性气体二氧化硫，
（1）上述分析可知得到X为稀硫酸，故答案为：稀硫酸；
（2）途径Ⅱ是铜与浓硫酸反应生成硫酸铜、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）途径Ⅱ是铜与浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，因此对比途径I、Ⅱ，途径Ⅰ没有二氧化硫产生，无污染，
a．途径Ⅰ的操作步骤比途径Ⅱ多，过程中无污染，途径Ⅱ生成污染性气体二氧化硫，故a错误；
b．途径Ⅰ2Cu+O2=2CuO，CuO+H2SO4=CuSO4+H2O，途径Ⅱ是Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CuSO4+SO2↑+2H2O，途径Ⅰ相比途径Ⅱ节省原料，且不产生污染，故b正确；
c．铜元素守恒分析，相同质量的单质A完全反应生成硫酸铜的量相同，与途径无关，故c正确；
d．2Cu+O2=2CuO，每生成1molB为氧化铜，是铜和氧气反应生成氧化铜，消耗0.5mol氧化剂，转移2mol电子，故d错误；
故答案为：bc；
（4）25g胆矾物质的量=$\frac{25g}{250g/mol}$=0.1mol，加热冷却后称量固体的质量减少了7.2g物质的量=$\frac{7.2g}{18g/mol}$=0.4mol，结合CuSO4•5H2O化学式可知，1molCuSO4•5H2O失去的结晶水4mol，得到固体的化学式为CuSO4•H2O，
故答案为：CuSO4•H2O．

点评 本题考查了物质制备的方法和流程分析判断，主要是制备物质的步骤、方案设计和特征分析，掌握基础是解题关键，题目难度中等．

练习册系列答案
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