Question

硫酸铜是一种应用广泛的化工原料，实验室中可通过不同途径制取硫酸铜溶液和胆矾(CuSO₄·5H₂O)，其中一种流程如下：

(1)操作I具体为__________、___________、过滤、烘干。
(2)杂铜(含少量有机物)灼烧后的产物除氧化铜还含少量铜，原因可能是___________(填字母代号)。
a．灼烧过程中部分氧化铜被还原
b．灼烧不充分．铜未被完全氧化
c．氧化铜在加热过程中分解生成铜
d．该条件下铜无法被氧气氧化
(3)若将杂铜换为纯净的铜粉，可直接向其中加入稀硫酸和Fe₂(SO₄)₃溶液，不断通入氧气。反应完全后向其中加入过量_______________(填化学式，下同)，调节pH至4，生成_________沉淀，过滤得硫酸铜溶液［已知Fe(OH)₃和Cu(OH)₂完全沉淀时的pH分别为3．7、6．4]。
（4)通过下述图1装置也可制取硫酸铜溶液(已知：2NaOH+2NO₂＝NaNO₃+NaNO₂+H₂O)。

烧瓶内发生反应的离子方程式为____________________________________________；
图2是图1的改进装置，其优点有①__________________________，②_________________________。

Answer 1

（16分）（1）蒸发浓缩（2分）；冷却结晶（2分） （2）ab（2分，选对1个1分，有错误不得分）
（3）CuO（2分，其它合理答案也可） Fe(OH)₃(2分)
（4）Cu＋4H^＋＋2NO₃^－＝Cu^2＋＋2H₂O＋2NO₂↑；3Cu＋8H^＋＋2NO₃^－＝3Cu^2＋＋4H₂O＋2NO↑（2分，写对1个即得2分） ①防止NaOH溶液倒吸进入发生装置（2分） ②NO、NO₂有毒气体能被完全吸收（2分）

试题分析：（1）硫酸铜能溶于水，所以从硫酸铜溶液中得到硫酸铜晶体得操作应该是蒸发浓缩、冷却结晶，然后过滤烘干即可。
（2）灼烧后的产物除氧化铜还含少量铜，这说明a．灼烧过程中部分氧化铜被还原，a正确；b．灼烧不充分．铜未被完全氧化，b正确；c．氧化铜稳定，在加热过程中不可能分解生成铜，c不正确；d．铜极易被氧化生成氧化铜，d不正确，答案选ab。
（3）由于反应中不能再引入新的杂质，所以要调节溶液的pH小于进入氧化铜或氢氧化铜。由于氢氧化铁沉淀的pH小于氢氧化铜沉淀的pH，所以首先生成氢氧化铁沉淀，过滤得硫酸铜溶液。
（4）硝酸具有强氧化性，能把铜氧化生成硝酸铜，但随着反应的进行，硝酸浓度逐渐降低，其还原产物将逐渐变为NO，因此有关反应的化学方程式是Cu＋4H^＋＋2NO₃^－＝Cu^2＋＋2H₂O＋2NO₂↑、3Cu＋8H^＋＋2NO₃^－＝3Cu^2＋＋4H₂O＋2NO↑。由于NO₂与氢氧化钠溶液反应时，溶液容易倒吸，且NO与氢氧化钠溶液不反应，易造成环境污染，所以图2中通入氧气可以氧化NO而不完全吸收，即装置2的优点是①防止NaOH溶液倒吸进入发生装置；②NO、NO₂有毒气体能被完全吸收。