Question

硫酸銅在工農業生產和生活中都有重要的應用。請回答下列問題：
（1）銅與濃硫酸共熱是制備硫酸銅的方法之一，寫出反應的化學方程式：__________________。但該反應生成的氣體污染環境。為避免環境污染，可在銅粉與稀硫酸的混合物中通入熱空氣，反應的總化學方程式為____________________。
（2）將銅粉置于稀硫酸中不發生反應，加入雙氧水，則銅粉可逐漸溶解。寫出反應的離子方程式：____________________。
（3）將適量稀硝酸分多次加入到銅粉與稀硫酸的混合物中，加熱使之反應完全，通過蒸發、結晶可得到硫酸銅晶體。為了節約原料，H₂SO₄和HNO₃的物質的量之比最佳為________________。
（4）用惰性電極電解硫酸銅溶液，實驗裝置如圖甲所示。圖乙是電解過程中產生氣體的總體積V與轉移電子的物質的量n（e^－）的關系圖。

電解過程中，a電極的現象是______________；b電極的電極反應式為____________________。

Answer 1

（1）Cu＋2H₂SO₄（濃）CuSO₄＋SO₂↑＋2H₂O　2Cu＋O₂＋2H₂SO₄2CuSO₄＋2H₂O
（2）Cu＋H₂O₂＋2H^＋=Cu^2＋＋2H₂O
（3）3?2
（4）先有紅色固體析出，后有無色氣泡產生　4OH^－－4e^－=2H₂O＋O₂↑
點撥：本題考查銅及其化合物的性質、電解規律等，意在考查考生對常見物質性質的掌握情況及運用有關原理解決實際問題的能力。

（1）在熱空氣存在的情況下，銅相當于被加熱，生成氧化銅，然后與稀硫酸反應，此過程中不會產生污染性氣體。
（2）雙氧水有強氧化性，能將銅氧化為氧化銅。氧化銅能溶于稀硫酸，使反應得以進行。總的化學方程式為Cu＋H₂O₂＋H₂SO₄=CuSO₄＋2H₂O。
（3）3Cu＋8HNO₃（�。�=3Cu（NO₃）₂＋2NO↑＋4H₂O，Cu（NO₃）₂＋H₂SO₄=CuSO₄＋2HNO₃（該反應并不能直接發生，是為方便計算而寫出），兩式疊加消去Cu（NO₃）₂，得：3Cu＋3H₂SO₄＋2HNO₃=3CuSO₄＋2NO↑＋4H₂O，因此H₂SO₄和HNO₃的物質的量之比最佳為3?2。
（4）由電流方向可知，b電極為陽極，電極反應式始終都是：4OH^－－4e^－=2H₂O＋O₂↑。但圖中曲線的斜率有變化，說明起始階段陰極是Cu^2＋放電生成銅，然后是H^＋放電生成了氫氣。