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12.氧化铜有多种用途,如作玻璃着色剂、油类脱硫剂等.为获得纯净的氧化铜以探究其性质,某同学用工业硫酸铜(含硫酸亚铁等杂质)进行如下实验:工业CuSO4$\stackrel{Ⅰ}{→}$$\stackrel{Ⅱ}{→}$CuSO4溶液$\stackrel{Ⅲ}{→}$CuSO4•5H2O→…→CuO
(1)制备氧化铜:
①步骤Ⅰ的目的是除不溶性杂质,操作是:加适量水溶解,搅拌,过滤.
②步骤Ⅱ的目的是除铁,操作是:滴加H2O2溶液,稍加热;当Fe2+完全转化后,慢慢加入Cu2(OH)2CO3粉末,搅拌,以控制pH=3.5;加热煮沸一段时间,过滤,用稀硫酸酸化滤液至pH=1.控制溶液pH=3.5的原因是:使Fe3+可全部转化为Fe(OH)3沉淀,而Cu2+不会转化为Cu (OH)2沉淀.
③步骤Ⅲ的目的是得到CuSO4•5H2O固体,操作是:将CuSO4•5H2O溶液加热蒸发至有晶体出现时,停止加热、过滤、水浴加热烘干.水浴加热的特点是:受热均匀,温度易于控制在1000C以下.
(2)探究氧化铜的性质:
①取A、B两支试管,往A中加入适量的CuO粉末,再分别向A和B加入等体积3% H2O2溶液,只观察到A中有大量气泡,结论是:CuO可加快H2O2分解的反应速率,是H2O2分解反应的催化剂.
②为探究试管A中的反应速率,收集气体并测定其体积必需的实验仪器有:秒表、橡皮塞、导管、集气瓶、量筒.

分析 (1)①不溶性杂质与溶液分离,利用过滤;
②滴加H2O2能将亚铁离子氧化;Cu2(OH)2CO3粉末使铁离子水解平衡正向移动;
③由溶液得到晶体,可进行溶解,然后蒸发,冷却结晶能析出晶体,水浴加热能保持温度恒定,防止晶体分解;
(2)①A中加入适量CuO粉末,观察到有气体生成,则CuO起催化剂的作用;
②测定反应速率,需要知道一定时间内气体的体积变化,以此选择仪器.

解答 解:(1)①不溶性杂质与溶液分离,利用过滤,则操作步骤为加适量水溶解,搅拌,过滤,
故答案为:加适量水溶解,搅拌,过滤;
②Cu2(OH)2CO3粉末使铁离子水解平衡正向移动,目的是调节溶液的酸性,使Fe3+水解全部转化为Fe(OH)3沉淀,
故答案为:使Fe3+可全部转化为Fe(OH)3沉淀,而Cu2+不会转化为Cu (OH)2沉淀;
③由溶液得到晶体,可进行溶解,然后蒸发,为饱和溶液,冷却结晶能析出晶体,水浴加热能保持温度恒定,防止CuSO4•5H2O晶体分解,
故答案为:将CuSO4•5H2O溶液加热蒸发至有晶体出现时,停止加热;受热均匀,温度易于控制在1000C以下;
(2)①A中加入适量CuO粉末,观察到有气体生成,而B中没有气体生成,则说明CuO起催化剂的作用,
故答案为:CuO可加快H2O2分解的反应速率,是H2O2分解反应的催化剂;
②测定反应速率,需要知道一定时间内气体的体积变化,除导管、橡皮塞、水槽、集气瓶外还必须有量筒、秒表(或计时器、手表),
故答案为:秒表、橡皮塞、导管、集气瓶、量筒.

点评 本题考查制备实验方案的设计及物质的分离、提纯,明确流程中的各步操作的目的是解答的关键,结合物质的性质及反应原理即可解答,题目难度中等.

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