Question

铜及其化合物在日常生活中有着广泛的应用．某研究小组用Fe₂（SO₄）₃作催化剂，使铜在7.4%-14.5% 的稀硫酸中于60-95℃下通入热空气氧化，直接制备硫酸铜．请回答下列问题：
（1）与用铜和浓硫酸反应制备硫酸铜相比，利用该法的优点是

 

．
（2）请用有关离子方程式表示Fe₂（SO₄）₃在该过程中起到催化剂的作用：

 

、

 

．
（3）在酸性CuSO₄溶液中加入一定量的Na₂SO₃和NaCl溶液，加热，生成CuCl沉淀．请写出该反应的离子方程式：

 

．
（4）利用CuSO₄溶液与Na₂CO₃溶液反应可制备新型木材防腐剂Cu₂（OH）₂CO₃．多次实验发现所得蓝色悬浊液颜色略有差异，查阅资料表明，可能由于条件控制不同使其中混有较多杂质Cu（OH）₂或Cu₄（OH）₆SO₄．已知Cu（OH）₂、Cu₂（OH）₂CO₃、Cu₄（OH）₆SO₄均难溶于水，易溶于强酸；分解温度依次为80℃、200℃、300℃．请设计实验方案检验悬浊液中是否含有Cu（OH）₂或Cu₄（OH）₆SO₄．

Answer 1

考点：铜金属及其重要化合物的主要性质

专题：几种重要的金属及其化合物

分析：（1）铜与浓硫酸直接反应会生成有毒的二氧化硫气体，据此回答即可；
（2）硫酸铁起到催化作用，即在第一个反应中为反应物，第二个反应中为生成物，据此解答即可；
（3）硫酸铜具有氧化性，亚硫酸钠具有还原性，产物知道，写出即可；
（4）证明含有Cu₄ （（OH）₆SO₄，可以证明硫酸根离子的存在设计实验验证；氢氧化铜的存在可以利用加热悬浊液氢氧化铜分解生成黑色的氧化铜沉淀分析回答．

解答： 解：（1）用此法制取硫酸铜，避免了有毒气体的产生，且需要温度不高，故答案为：无污染，耗能少；
（2）Cu与铁离子反应生成铜离子和亚铁离子，离子反应方程式为，2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，亚铁离子被空气中的氧气氧化生成铁离子，离子反应方程式为：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，故答案为：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O；
（3）CuSO₄溶液中加入一定量的Na₂SO₃和NaCl溶液，加热，生成CuCl，离子反应方程式为：2Cu²⁺+SO 32-+H₂O+2Cl^-=2CuCl↓+SO 42-+2H⁺，
故答案为：2Cu²⁺+SO 32-+H₂O+2Cl^-=2CuCl↓+SO 42-+2H⁺；
（4）利用CuSO₄溶液与Na₂CO₃溶液混合反应，制备环保型木材防腐剂 Cu₂（0H）₂C0₃悬浊液，由于条件控制不同使其中混有较多Cu（OH）₂或Cu₄（0H）₆S0₄．实验验证杂质的存在，可以检验是否含硫酸根离子检验Cu₄（0H）₆S0₄的存在，加入盐酸排除其他离子的干扰，加入氯化钡生成白色沉淀证明含Cu₄（0H）₆S0₄；依据氢氧化铜受热分解生成氧化铜黑色沉淀设计实验来分析验证，取少量悬浊液于试管中利用沸水浴加热试管；试管中有黑色沉淀生成证明含Cu（OH）₂；水浴加热的目的是避免温度过高氧化铜分解；
故答案为：加入过量2mol/L的盐酸溶液，充分振荡，再滴加几滴0.1mol/L氯化钡溶液；有白色沉淀生成；
将试管放入装有沸水的小烧杯中水浴加热一段时间取出试管观察；试管中有黑色固体生成．

点评：本题主要考查了物质制备的化学反应方程式书写，物质性质的应用，组成的验证方法，实验设计的方法，是解题关键，题目难度中等．