Question

【題目】實驗室用銅制備CuSO 4 溶液有多種方案，某實驗小組給出了以下三種方案：

請回答有關問題：

（1）甲方案：

①寫出該反應的離子方程式 ；

②為了節約原料，硫酸和硝酸的物質的量之比最佳為，n(H 2 SO 4 )：n(HNO 3 )= 。

（2）乙方案：將6.4g銅絲放到90mL 1.5mol·L -1 的稀硫酸中，控溫在50℃。加入40mL 10%的H2O2，反應0.5小時，升溫到60℃，持續反應1小時后，經一系列操作，得CuSO 4·5H 2O 20.0g【已知有關摩爾質量：M(Cu)=64g/mol， M(CuSO4·5H 2 O) =250g/mol】。

①反應時溫度控制在50℃~60℃，不宜過高的原因是 ；

②本實驗CuSO4·5H 2 O的產率為 。

（3）丙方案：將空氣或氧氣直接通入到銅粉與稀硫酸的混合物中，發現在常溫下幾乎不反應。向反應液中加少量FeSO 4 ，即發生反應，生成硫酸銅。反應完全后，加物質A調節pH至4 ，然后過濾、濃縮、結晶。

①物質A可選用以下的 （填序號）；

A．CaO

B．NaOH

C．CuCO 3

D．Cu 2(OH)2CO 3

E．Fe2(SO4) 3

②反應中加入少量FeSO 4 可加速銅的氧化，FeSO 4 的作用是 ；

反應過程中的的離子方程式為： 、

（4）對比甲、乙、丙三種實驗方案，丙方案的優點有（寫兩條）： 、 。

Answer 1

【答案】（1）①3Cu+8H + +2NO 3 - =3Cu 2+ +2NO↑+4H 2O；②3:2；

（2）①雙氧水受熱易分解造成損耗； ②80％；

（3）①CD；②作催化劑；4Fe2＋＋4H＋+O2＝4Fe3＋＋2H2O；2Fe3++ Cu= 2 Fe2+ +Cu2+；（4）無污染；原料利用率高（或常溫下反應，耗能少；原料便宜，成本低等）。

【解析】

試題分析：（1）①NO3－在酸性條件下具有強氧化性，離子反應方程式為：3Cu ＋ 8H ＋ ＋ 2NO3－ = 3Cu2 ＋ ＋ 2NO↑ ＋ 4H2O；②按照離子反應方程式的系數投入，需要HNO3提供2molNO3－和2molH ＋ ，，即需要硝酸2mol，硫酸3mol，因此兩者的比值為3：2；

（2）①過氧化氫受熱易分解，因此溫度不宜過高；②乙方案發生反應方程式為：Cu ＋ H2O2 ＋ H2SO4 = CuSO4 ＋ 2H2O，根據反應方程式系數，推出銅絲完全反應，因此理論上產生CuSO4·5H2O的質量為6.4×250/64g = 25g，產率20/25×100% = 80%；

（3）①物質A是調節pH，不能引入新雜質，因此選項C、D正確；②Fe2 ＋ 具有還原性，能被氧氣氧化，發生4Fe2 ＋ ＋ O2 ＋ 4H ＋ = 4Fe3 ＋ ＋ 2H2O，銅單質和Fe3 ＋ 反應，發生Cu ＋ 2Fe3 ＋ = 2Fe2 ＋ ＋ Cu2 ＋ ，因此FeSO4為催化劑；

（4）無污染；原料利用率高（或常溫下反應，耗能少；原料便宜，成本低等）。