Question

（2011?扬州二模）某企业是一家以生产电缆类产品为主的地方明星企业．在电缆生产过程中，不可避免地会产生一定量的含铜废料（如：零碎电缆）．某化学兴趣小组的同学得知这一情况后，提出可以用含铜废料制备胆矾（CuSO₄?5H₂O）．
Ⅰ、硫酸铜的制备
方案1：甲同学根据已学知识，提出了制备硫酸铜方案：

方案2：乙同学根据查阅资料找到了一种工业制备硫酸铜的流程：

（1）上述方案中的①、②、③三处，与铜或铜的化合物有关的化学反应方程式分别是：
①______ 2CuO

Answer 1

【答案】分析：“从含铜废料中回收铜”符合绿色化学的理念，再回收利用中，设计了两套方案，处理有关问题，并进行评价．甲方案中：发生的有关化学方程式为：①2Cu+O₂2CuO；②CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O；③Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．但“灼烧”会产生污染空气的气体、粉尘、烟雾，所以不如乙方案更合理；然后设计提取的有关问题；最后考查学生的计算能力及体验回收成果，增强成就感．
解答：解：Ⅰ、（1）铜在空气中灼烧生成黑色固体氧化铜，氧化铜与硫酸反应生成蓝色硫酸铜，与铁屑反应置换出铜，反应方程式为：2Cu+O₂2CuO；
CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O； Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu；
（2）从环保角度对两套方案的不同部分进行比较，甲方案第一步灼烧会产生污染空气的气体，粉尘，烟雾，由此可知方案2更合理；
（3）H₂O₂受热易分解，温度应该控制在50℃到60℃之间；
（4）设稀硫酸的质量为x，则36.8%x=1000mL×1.84g/mL×98%，得x=4900g；需要水的体积：（4900g-1000mL×1.84g/mL）÷1.0g/mL=3060mL，即3.06L．
稀释浓硫酸的方法是：将浓硫酸沿烧杯壁缓缓倒入水中，并用玻璃棒不断搅拌．
（5）硫酸铜晶体易溶于水，用少量95%的酒精淋洗后晾干，为的是减少硫酸铜晶体因溶于水而损失．
Ⅱ、（1）硫酸铜晶体（CuSO₄?xH₂O）是蓝色的，失去结晶水后变为白色；
（2）根据题意写出化学方程式：2CuSO₄2CuO+2SO₂↑+O₂↑；
（3）由图示数据和“到t₁℃时该固体完全失去结晶水”可知，结晶水的质量为：12.50g-8.0g=4.5g
CuSO₄?xH₂O CuSO₄+xH₂O↑．
160+18x               18x
12.50g                 4.5g
∴
∴160+18x=50x，
∴x==5；
CuSO₄?5H₂O的CuSO₄的质量分数×100%=64%
）4.0g剩余固体继续加热到更高的温度，说明生成的氧化铜分解了，化学方程式为：4CuO2Cu₂O+O₂↑．
Ⅲ、Cu₄（OH）₆SO₄中OH化合价为-1，SO₄的化合价为-2，根据化合物中正负化合价的代数和为0，可得铜元素的化合价为+2；
Cu₄（OH）₆SO₄可以写成盐和碱的形式为CuSO₄?3Cu（OH）₂；Cu²⁺是重金属使蛋白质失去活性，这说明病原菌的主体是蛋白质．
故答案为：
Ⅰ（1）①2Cu+O₂2CuO；②CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O；③Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O；
（2）2 耗能少或无污染等
（3）防止H₂O₂受热分解
（4）4900，3.06L  将浓硫酸沿烧杯壁缓缓倒入水中，并用玻璃棒不断搅拌
（5）减少硫酸铜晶体因溶于水而损失
Ⅱ、（1）白；
（2）2CuSO₄2CuO+2SO₂↑+O₂↑
（3）5，64%
（4）4CuO2Cu₂O+O₂↑
Ⅲ、+2，CuSO₄?3Cu（OH）₂ 蛋白质
点评：该题为硫酸铜的知识为线索，考查了多方面的知识，难度较大．