2.某化學(xué)興趣小組探究在實(shí)驗(yàn)室中由Cu為原料制取CuSO
4溶液的實(shí)驗(yàn)方案,并進(jìn)行評(píng)價(jià)分析、實(shí)驗(yàn)探究和方案改進(jìn).
【實(shí)驗(yàn)方案】
方案一:Cu$→_{△}^{O_{2}}$CuO$\stackrel{稀H_{2}SO_{4}}{→}$CuSO
4方案二:Cu$→_{H_{2}O_{2}}^{稀H_{2}SO_{4}}$CuSO
4[Cu+H
2O
2+H
2SO
4(。┄TCuSO
4+2H
2O]
方案三:Cu$→_{△}^{濃H_{2}SO_{4}}$CuSO
4[Cu+2H
2SO
4(濃)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO
4+SO
2↑+2H
2O]
方案四:Cu$\stackrel{Fe_{2}(SO_{4})_{3}}{→}$CuSO
4[Cu+Fe
2(SO
4)
3═CuSO
4+2FeSO
4]
方案五:Cu$→_{稀HNO_{3}}^{稀H_{2}SO_{4}}$CuSO
4[3Cu+3H
2SO
4(。+2HNO
3(。┄T3CuSO
4+2NO↑+4H
2O]
【評(píng)價(jià)分析】
(1)方案二與方案一相比,優(yōu)點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)的操作步驟不需要走分步進(jìn)行和不需要加熱.但工業(yè)上不采用方案二大量使用H
2O
2制硫酸銅的原因是成本高.
(2)方案三與方案一、二相比,缺點(diǎn)是生成相同質(zhì)量硫酸銅時(shí)消耗硫酸多和反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生SO
2.生產(chǎn)生活中大量的SO
2排放到空氣中容易形成酸雨.
【實(shí)驗(yàn)探究】
(3)老師設(shè)計(jì)了如下的實(shí)驗(yàn)方案四:
已知:①4FeSO
4+O
2+2H
2SO
4(。┄T2Fe
2(SO
4)
3+2H
2O
②溶液中pH=3.2時(shí)Fe(OH)
3開(kāi)始沉淀,實(shí)驗(yàn)流程中“濾渣”的化學(xué)式為Fe(OH)
3,濾渣與稀H
2SO
4反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Fe(OH)
3+3H
2SO
4=Fe
2(SO
4)
3+6H
2O.
【方案改進(jìn)】
(4)某同學(xué)針對(duì)方案五查閱資料:Cu與稀H
2SO
4和稀HNO
3的混合酸反應(yīng)時(shí),生成的無(wú)色NO氣體很容易在常溫下與空氣中的O
2反應(yīng),生成紅棕色,有刺激性氣味的有毒氣體NO
2:NO
2溶于H
2O時(shí)生成HNO
3和NO,工業(yè)上利用這一生產(chǎn)原理生產(chǎn)HNO
3.NO
2溶于H
2O的化學(xué)反應(yīng)方程式為3NO
2+H
2O=2HNO
3+NO,若采用方案五制取CuSO
4溶液,根據(jù)上述查閱資料所獲得的反應(yīng)原理,改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)方案中可循環(huán)使用的物質(zhì)是NO
2(填化學(xué)式).