Question

17．CuO是一种黑色固体．在日常生产、生活中有许多重要的应用、在有机合成反应中也是一种常见的催化剂．下面是用铜粉为原料生产CuO的化工流程图：

回答下列问题：
（1）写出洗涤过程中需要使用的合理化学试剂的名称：稀盐酸、水．
（2）1：1的H₂SO₄是用1体积98% H₂SO₄与1体积水混合而成．配制该硫酸溶液所需的玻璃仪器除玻璃棒外，还需要量筒、烧杯．
（3）该工艺会产生一定量的酸性气体，该气体是SO₂（写分子式），应加以回收处理．
（4）已知氧化亚铜（Cu₂O）与稀H₂SO₄反应有CuSO₄和Cu生成．假设焙烧后固体只含铜的氧化物，为检验该固体的成分，下列实验设计合理的是b c（选填序号）．
（a）加入稀H₂SO₄，若溶液呈现蓝色，说明固体中一定有CuO
（b）加入稀H₂SO₄，若有红色沉淀物，说明固体中一定有Cu₂O
（c）加入稀HNO₃，若有无色气体（随即变成红棕色）产生，说明固体中有Cu₂O
（d）加入稀HNO₃，若全部溶解，说明固体中没有Cu₂O
（5）不考虑生产中的损耗，要计算铜粉中Cu的含量，需要测定的数据是铜粉的质量和最终所得CuO的质量（用文字表示）．

Answer 1

分析 铜粉焙烧生成Cu₂O、CuO和有机物、水，Cu₂O被氧化生成CuO，CuO和稀硫酸反应生成CuSO₄，溶液中还存在硫酸，硫酸、CuSO₄和Fe发生置换反应生成FeSO₄，过滤得沉淀Cu，然后洗涤、焙烧、氧化得到CuO，
（1）用过量的铁把铜置换出来后，用盐酸和水洗去过量的铁和可溶性杂质；
（2）根据仪器的作用选取仪器；
（3）金属和浓硫酸反应生成二氧化硫；
（4）氧化亚铜和稀硫酸反应生成硫酸铜和铜单质，如果将固体加入稀硫酸中有红色物质生成，就说明含有氧化亚铜，氧化亚铜能还原硝酸生成一氧化氮，一氧化氮遇空气变为红棕色的二氧化氮，据此选择；
（5）根据铜原子守恒确定需要测定的数据．

解答 解：（1）用盐酸和水洗去铜中过量的铁和可溶性杂质；
故答案为：稀盐酸；水；
（2）配制硫酸时，需要烧杯盛放硫酸溶液，需要量筒量取浓硫酸，所以还需要烧杯、量筒，
故答案为：量筒；烧杯；
（3）浓硫酸和金属反应生成SO₂，SO₂属于酸性氧化物，能和水反应生成亚硫酸，且SO₂有毒，不能直接排空，所以SO₂要收集处理，
故答案为：SO₂；
（4）氧化亚铜和稀硫酸反应生成CuSO₄和Cu，将固体加入稀硫酸中，如果有红色物质生成，就说明含有氧化亚铜，否则没有氧化亚铜，其检验方法为：取少许样品，加入稀H₂SO₄，若溶液中存在红色固体，说明含有Cu₂O，反之则没有，氧化亚铜能还原硝酸生成一氧化氮，一氧化氮遇空气变为红棕色的二氧化氮，如果出现无色气体（随即变成红棕色）产生，也可说明含有Cu₂O，Cu₂O、CuO都能溶于硫酸产生蓝色溶液，也都溶于硝酸，故选bc．
故答案为：b c；
（5）计算铜粉中Cu的含量，根据铜原子守恒知，不仅要知道铜粉的质量还要知道最终得到CuO的质量，
故答案为：铜粉的质量；最终所得CuO的质量．

点评 本题以铜为载体考查了物质的分离和提纯，涉及物质的检验、仪器的选取、物质间的反应等知识点，明确原理是解本题关键，要从整体上分析工艺流程，知道每一步发生的反应、物质分离的方法等，题目难度中等．