Question

（14分）利用廢鐵絲、硫酸銅廢液（含硫酸亞鐵）和被有機物污染的廢銅粉制備硫酸銅晶體。生產(chǎn)過程如下：

試回答下列問題：

（1）鐵絲在投入硫酸銅廢液前需用稀H2SO4進行處理，可能發(fā)生反應(yīng)的離子方程式有 。

（2）為了使灼燒后的氧化銅混合物充分酸溶，在加入稀H2SO4的同時，還通入O2。通入O2的目的是（用化學(xué)反應(yīng)方程式表示） 。

在實驗室中，常將適量濃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(yīng)完全，通過蒸發(fā)、結(jié)晶得到硫酸銅晶體（裝置如圖所示）。

（3）寫出燒瓶中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

（4）廣口瓶的作用是

（5）為符合綠色化學(xué)的要求，某研究性學(xué)習(xí)小組進行如下

設(shè)計：將3.2 g銅絲放到45 mL 1.5 mol·L－1的稀硫酸中，控溫在50 ℃。加入18 mL 10%的H2O2，反應(yīng)0.5h后，升溫到60 ℃，持續(xù)反應(yīng)1 h后，過濾、蒸發(fā)濃縮、減壓抽濾等，用少量95%的酒精淋洗后晾干，得CuSO4·5H2O 10.5 g。請回答：

①加熱時溫度不宜過高的原因是 ；

②本實驗CuSO4·5H2O的產(chǎn)率為 。

 

Answer 1

⑴ Fe2O3＋6H＋＝2Fe3＋＋3H2O，2Fe3＋＋Fe＝3Fe2＋，F(xiàn)e＋2H＋＝Fe2＋＋H2↑；

⑵ 2Cu＋O2＋2H2SO4＝2CuSO4＋2H2O 或2Cu＋O2＝2CuO，CuO＋H2SO4＝CuSO4＋H2O ；

⑶ 3Cu＋8H＋＋3NO3－ ＝3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O ；

⑷ 安全瓶 ；⑸ ①防止雙氧水分解 ；②84％ 。

【解析】

試題分析：（1）鐵絲表面有鐵銹。投入稀H2SO4中發(fā)生反應(yīng)的兩種方程式為：Fe2O3＋6H＋＝2Fe3＋＋3H2O；2Fe3＋＋Fe＝3Fe2＋；Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2↑；（2）為了使灼燒后的氧化銅混合物充分酸溶，在加入稀H2SO4的同時，還通入O2。通入O2的目的是使Cu變?yōu)檠趸�銅，與酸反應(yīng)得到CuSO4.反應(yīng)的方程式為：2Cu＋O2＋2H2SO4＝2CuSO4＋2H2O 或2Cu＋O2＝2CuO，CuO＋H2SO4＝CuSO4＋H2O ；（3）在燒瓶中Cu與稀硝酸發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：3Cu＋8H＋＋3NO3－ ＝3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O ；（4）廣口瓶的作用是安全瓶，防止倒吸現(xiàn)象的發(fā)生；（5）①加熱時溫度不宜過高是由于在反應(yīng)的過程中使用了H2O2，而H2O2受熱容易分解，使用溫度不宜過高。②n(Cu)= 3.2 g÷64g/mol=0.05mol,n(H2SO4)= 0.045 L×1.5 mol/L= 0.0675 mol硫酸過量，所以產(chǎn)生的CuSO4按照Cu來計算，理論產(chǎn)量：0.05mol×250g/mol=12.5g。因此CuSO4·5H2O的產(chǎn)率為(10.5 g÷12.5g)×100％=84％。

考點：考查物質(zhì)的制取方法、化學(xué)方程式、離子方程式的書寫、反應(yīng)條件的選擇及物質(zhì)的產(chǎn)率的計算。