Question

3．在实验室中某实验小组同学关于硫酸铜的制取和应用，设计了以下实验：
（1）铜与浓硫酸反应，实验装置如图所示．
①装置A中发生反应的化学方程式为Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
②上图装置中导管B的作用你认为可能是（写出一种）平衡试管内外的压强、若C的导管堵塞时防止装置爆炸、拆除装置前从B管口向A鼓气使二氧化硫被全部吸收．
（2）为符合绿色化学的要求，某同学进行如下设计：将铜粉在坩埚（填仪器名称）中反复灼烧，使铜与 空气充分反应生成氧化铜，再将氧化铜与稀硫酸反应，反应后溶液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，即可得到产品CuSO₄•5H₂O晶体，干燥需要控制温度小于100℃，若温度过高，则会导致CuSO₄•5H₂O失去部分结晶水．
（3）将空气或氧气直接通入到铜粉与稀硫酸的混合物中，发现在常温下几乎不反应．向反应液中加少量：FeSO₄作催化剂，即发生反应，生成硫酸铜．其反应过程的第2步是：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，请写出其第l步反应的离子方程式4Fe²⁺+O₂+4H⁺═4Fe³⁺+2H₂O．
（4）制取的CuSO₄溶液和“另一物质”在40-50℃混合时生成了一种难溶物质氢化亚铜（CuH）．将CuH溶解在稀盐酸中时生成了一种气体，这种气体是H₂，经收集测定生成的该气体为标况下11.2L，则被还原的离子得电子的物质的量是0.5mol（已知Cu⁺在酸性条件下发生反应2Cu⁺=Cu²⁺+Cu）．

Answer 1

分析 （1）①铜与浓硫酸在加热条件下生成硫酸铜、二氧化硫和水；
②根据装置图可知，导管B可以平衡试管内外的压强，同时若C的导管堵塞时防止装置爆炸，另外拆除装置前从B管口向A鼓气使二氧化硫被全部吸收；
（2）高温灼烧固体应在坩埚中进行，从硫酸铜溶液中得到硫酸铜晶体可以将硫酸铜溶液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，即可得到产品CuSO₄•5H₂O晶体，CuSO₄•5H₂O晶体中的结晶水容易失去，所以干燥需要控制温度小于100℃；
（3）向反应液中加少量FeSO₄作催化剂时，氧气能将亚铁离子氧化成铁离子，铁离子与铜反应生成铜离子和亚铁离子；
（4）CuH溶解在稀盐酸中，CuH中的H^-失电子，盐酸中H⁺得电子，据此分析计算即可；

解答 解：（1）①铜与浓硫酸在加热条件下生成硫酸铜、二氧化硫和水，反应的化学方程式为Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
②根据装置图可知，导管B可以平衡试管内外的压强，同时若C的导管堵塞时防止装置爆炸，另外拆除装置前从B管口向A鼓气使二氧化硫被全部吸收，
故答案为：平衡试管内外的压强、若C的导管堵塞时防止装置爆炸、拆除装置前从B管口向A鼓气使二氧化硫被全部吸收；
（2）高温灼烧固体应在坩埚中进行，从硫酸铜溶液中得到硫酸铜晶体可以将硫酸铜溶液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，即可得到产品CuSO₄•5H₂O晶体，CuSO₄•5H₂O晶体中的结晶水容易失去，所以干燥需要控制温度小于100℃，
故答案为：坩埚；蒸发浓缩、冷却结晶；CuSO₄•5H₂O失去部分结晶水；
（3）向反应液中加少量FeSO₄作催化剂时，氧气能将亚铁离子氧化成铁离子，铁离子与铜反应生成铜离子和亚铁离子，其第l步反应的离子方程式为4Fe²⁺+O₂+4H⁺═4Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：4Fe²⁺+O₂+4H⁺═4Fe³⁺+2H₂O；
（4）CuH溶解在稀盐酸中，CuH中的H^-失电子，盐酸中H⁺得电子，所以得到的气体是H₂，在此反应中CuH中Cu⁺在酸性条件下发生反应2Cu⁺=Cu²⁺+Cu，H的化合价由-1价升高到0价，反应的方程工业2CuH+2HCl=CuCl₂+Cu+2H₂↑，已知生成气体的物质的量为$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，故依据方程式得出转移电子数为0.5mol，
故答案为：H₂；0.5mol．

点评 本题是信息给予题，筛选有用信息结合已学知识进行整合处理，主要是铜及其化合物性质的分析应用，掌握基础是关键，题目难度中等．