Question

以废铜屑为基本原料制备CuSO₄·5H₂O晶体，请设计实验方案。

Answer 1

(一)选择方案

    方案Ⅰ：用废铜屑与热的浓硫酸反应，生成CuSO₄后，蒸发溶液制得CuSO₄·5H₂O晶体。化学方程式：

    Cu+2H₂SO₄(浓)CuSO₄+ SO₂↑+2H₂O

    方案Ⅱ：把废铜屑在空气中加热氧化，再把CuO放入稀硫酸中溶解得到CuSO₄，蒸发溶液制得CuSO₄·5H₂O晶体。化学方程式：

    2Cu+O₂2CuO

    CuO+H₂SO₄====CuSO₄+H₂O

     方案Ⅲ：把废铜屑放入热的稀硫酸中并连续通入O₂，生成CuSO₄，蒸发溶液制得CuSO₄·5H₂O晶体。总反应的化学方程式：

    2Cu+O₂+2H₂SO₄2CuSO₄+2H₂O

    (二)实验方案的评价

    方案Ⅰ的缺点是浪费原料(硫酸)，且容易导致环境污染。方案Ⅱ比方案Ⅰ要好，但铜屑加热氧化时，要做到铜的内部充分氧化是困难的。相比之下，方案Ⅲ克服了前两个方案的缺点，具有加热温度低，原料利用率高，操作简单等优点。

    (三)实验方案的设计

    实验名称：用废铜屑为原料制备CuSO₄·5H₂O晶体。

    实验目的：1.进一步巩固对铜的有关化学性质的理解；

    2.学会重结晶法制备有关物质的方法，学会热过滤等基本操作；

    3.进一步巩固物质制备实验设计的一般方法的掌握。

    实验用品：烧杯、量筒、玻璃棒、天平、酒精灯、过滤器、火柴、废铜屑、稀硫酸、NaOH溶液、蒸馏水。

    实验步骤：先用热碱液除去废铜屑表面的油污，用蒸馏水冲洗净后烘干，称其质量(m₁)，然后进行如下操作：

    (1)在烧杯中倒入40 mL稀硫酸，加入足量废铜屑，以使稀硫酸浸没所有铜屑为度。小心加热，并持续通入空气，这时可以看到溶液逐渐变成蓝色，直至铜屑反应完全。

    (2)用少量热水通过过滤器，以提高它的温度，然后将溶液趁热过滤，将滤液转入蒸发皿中，小心加热至有晶体析出后停止加热，静置、冷却、结晶，观察滤液冷却生成蓝色的CuSO₄晶体的现象。

    (3)待晶体结晶完毕后，取出晶体，用少量蒸馏水洗涤2—3次，再用滤纸将晶体吸干。

(4)称量CuSO₄·5H₂O晶体的质量(m₂)，计算产率。

    (5)把制得的CuSO₄·5H₂O晶体放在一个小广口瓶中，密闭保存。

    实验现象记录及实验结果处理

    实验现象：

    实验结果处理：

铜屑的质量(m1)
CuSO4·5H2O的实际质量(m2)
CuSO4·5H2O的理论质量(m3)
产率计算公式
本实验CuSO4·5H2O的产率