Question

（1）现有废铜屑和废硫酸，请从原料的利用率和环保的角度分析，设计一个制取胆矾（CuSO₄?5H₂O）的合理方案．（只用化学方程式说明）
第一步：

 

；
第二步：

 

；
第三步：过滤，加热浓缩，冷却结晶

 

．
（2）有人建议用铜和稀硫酸混合在加热的条件下不断通入空气以制得硫酸铜溶液，请写出该反应的化学方程式

 

（3）某课外研究小组，用铜粉通过不同的化学反应制取胆矾．其设计的实验过程为：

①铜粉经灼烧后得到的产物是氧化铜及少量铜的混合物，判断其中含有少量铜的方法是

 

．
②由粗制氧化铜通过两种途径制取胆矾，与途径I相比，途径Ⅱ有明显的两个优点是

 

、

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：（1）实验方案设计应理论正确、操作简单可行、经济节约、绿色环保等．
从原料的利用率和环保的角度分析，设计制取胆矾（CuSO₄?5H₂O）的方案应：铜与氧气反应生成氧化铜，再由氧化铜与硫酸反应生成硫酸铜，最后过滤，加热浓缩，冷却结晶可得CuSO₄?5H₂O．
（2）铜和稀硫酸混合在加热的条件下不断通入空气，反应生成硫酸铜与水；
（3）①根据铜不能够与酸反应置换氢气，可以利用稀盐酸检验氧化铜中是否含有单质铜；
②途径Ⅰ有浓硫酸参加反应，消耗较多硫酸，并产生污染性二氧化硫气体．

解答： 解：（1）以废铜屑和废硫酸为原料，从原料的利用率和环保的角度分析，设计制取胆矾（CuSO₄?5H₂O）的方案应：铜与氧气反应生成氧化铜，再由氧化铜与硫酸反应生成硫酸铜，最后过滤，加热浓缩，冷却结晶可得CuSO₄?5H₂O．
故反应方程式为第一步：2Cu+O₂

△   .

2CuO；
第二步：CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O；
第三步：CuSO₄+5H₂O=CuSO₄?5H₂O，
故答案为：2Cu+O₂

△   .

2CuO；CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O；CuSO₄+5H₂O=CuSO₄?5H₂O．
（2）铜和稀硫酸混合在加热的条件下不断通入空气，反应生成硫酸铜与水，方程式为2Cu+O₂+2H₂SO₄

△   .

2CuSO₄+2H₂O，
故答案为：2Cu+O₂+2H₂SO₄

△   .

2CuSO₄+2H₂O；
（3）①可以根据铜不溶于稀盐酸设计方案检验，所以检验方法为：取少量粗制氧化铜于试管中，加入足量盐酸，充分振荡，若有不溶物存在，说明粗制氧化铜中含有少量铜，
故答案为：取少量粗制氧化铜于试管中，加入足量盐酸，充分振荡，若有不溶物存在，说明粗制氧化铜中含有少量铜；
②比较反应的两个途径，途径Ⅰ有浓硫酸参加反应，消耗较多硫酸，并产生污染性二氧化硫气体，
故答案为：生成等量的硫酸铜，硫酸用量少；不产生有毒气体．

点评：考查实验准备方案设计与绿色化学等，难度中等，注意实验方案设计应理论正确、操作简单可行、经济节约、绿色环保．