Question

实验室用铜制取硫酸铜，将适量硝酸分多次加入到铜粉与稀硫酸的混合物中，加热使之反应完全，通过蒸发、结晶得到硫酸铜晶体。
(1)为了节约原料，硫酸和硝酸的最佳物质的量之比为________ ；为了吸收该反应中产生的尾气，可选择的最佳装置是________(填序号)。

(2)为符合绿色化学的要求，某研究性学习小组进行如下设计。
方案1：以空气为氧化剂。将铜粉在仪器N中反复灼烧，使铜与空气充分反应生成氧化铜，再使氧化铜与稀硫酸反应。
方案2：将空气或氧气直接通入到铜粉与烯硫酸的混合物中，发现在常温下几乎不反应。向反应液中加少量FeSO₄，再通入空气或氧气，即发生反应，生成硫酸铜。反应完全后，加入物质甲调节pH，铁元素全部转化为Fe(OH)₃沉淀(一般当铁离子的浓度下降到10^－5mol·L^－1时，就认为沉淀完全)，然后过滤、浓缩、结晶。
(已知：常温下，K_sp[Cu(OH)₂]＝10^－22，K_sp[Fe(OH)₃]＝10^－38)
请回答下列问题：
①方案1中仪器N的名称是________。
②方案2中为了使铁元素全部沉淀，应调节pH至少为________。
③方案2中甲物质可选用________(填序号)。

A．CaO

B．NaOH

C．CuCO3

D．Cu2(OH)2CO3 E．Fe2(SO4)3

④方案2反应中加入少量FeSO₄可加速铜的氧化，用离子方程式解释其原因：___________________________________________。

Answer 1

(1)3∶2　B
(2)①坩埚　②3.0　③CD
④4Fe^2＋＋O₂＋4H^＋=4Fe^3＋＋2H₂O、2Fe^3＋＋Cu=2Fe^2＋＋Cu^2＋

(1)3Cu＋3H₂SO₄＋2HNO₃=3CuSO₄＋2NO↑＋4H₂O，因此硫酸和硝酸的最佳物质的量之比为3∶2。NO与氢氧化钠溶液不反应，必须先使其与氧气反应生成NO₂才能被氢氧化钠溶液吸收，故A错误，C、D的吸收效果不佳，最佳装置为B。(2)②c³(OH^－)＝＝10^－33，解得c(OH^－)＝10^－11(mol·L^－1)，故pH＝3.0。③根据Fe^3＋＋3H₂O??Fe(OH)₃＋3H^＋，可加入 CuCO₃、Cu₂(OH)₂CO₃等促使平衡正向移动，从而生成氢氧化铁沉淀而除去Fe^3＋，并且不引入新杂质。