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10.硫酸铜是一种应用极其广泛的化工原料,由于铜不能与稀硫酸直接反应,实验中将铜加入浓硫酸,加热使之反应完全(装置如图1、2所示).再通过一定的操作得到硫酸铜晶体.

(1)仪器A的名称为分液漏斗
(2)写出铜与浓硫酸反应的化学方程式Cu+2H2SO4(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O
(3)写出烧杯中发生反应的离子反应方程式SO2+2OH-=SO32-+H2O
(4)装置图2与图1相比的优点是增加了防倒吸装置
(5)为符合绿色化学的要求,某研究性学习小组进行如下设计:
将铜与稀硫酸混合,同时加入试剂X,可生成硫酸铜溶液.则X可以是ad(填序号).
a.热空气        b.FeCl3       c.KNO3              d.H2O2
(6)在不加入试剂X的情况下,某同学利用电解法也制得了硫酸铜溶液.装置如图3:写出石墨电极上发生的电极反应式2H++2e-=H2
(7)写出由硫酸铜稀溶液制得硫酸铜晶体的操作方法为加热浓缩、冷却结晶、过滤.

分析 (1)根据仪器A的构造可知A为分液漏斗;
(2)铜与浓硫酸在加热条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫气体和和水;
(3)烧杯中盛有氢氧化钠溶液,用于吸收有毒的二氧化硫气体;
(4)根据二氧化硫与氢氧化钠溶液反应,易发生倒吸现象分析;
(5)根据“符合绿色化学”要求:不产生污染气体、不引进杂质进行分析;
(6)根据电解池工作原理分析,阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应;
(7)实验目的是“硫酸铜稀溶液制得硫酸铜晶体”分析操作方法.

解答 解:(1)根据图示可知,仪器A为分液漏斗,
故答案:分液漏斗; 
(2)铜与浓硫酸加热反应生成硫酸铜、二氧化硫和水,反应的化学方程式为:Cu+2H2SO4(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O,
故答案为:Cu+2H2SO4(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O;
(3)二氧化硫有毒,需要用碱液吸收,所以烧杯中发生反应的离子方程式为:SO2+2OH-=SO32-+H2O,
故答案为:SO2+2OH-=SO32-+H2O;
(4)由于二氧化硫与氢氧化钠溶液反应,易发生倒吸现象,应该使用防倒吸装置,图示装置中图2与图1相比的优点是增加了防倒吸装置,
故答案为:增加了防倒吸装置;
(5)将铜与稀硫酸混合,同时加入试剂X,可生成硫酸铜溶液,由于铜与稀硫酸不反应,需要加入具有氧化性的试剂,且不能产生污染气体,可以用a.热空气、d.H2O2,不能选用b.FeCl3(引进杂质)、c.KNO3 (生成污染气体、引进杂质),
故答案为:a、d;
(6)装置图3中,铜连接电源正极,为电解池的阳极,则铜电解失去电子生成铜离子,石墨电极连接电源负极,为电解池的阴极,则石墨电解上氢离子得到电子生成氢气,发生的电极反应式:2H++2e-=H2↑,
故答案为:2H++2e-=H2↑;         
(7)硫酸铜稀溶液制得硫酸铜晶体,温度过高无法得到硫酸铜晶体,所以需要通过加热浓缩、冷却结晶、过滤的操作方法获得硫酸铜晶体,
故答案为:加热浓缩、冷却结晶、过滤.

点评 本题考查了制备方案的设计,题目难度中等,明确实验目的、实验原理为解答关键,涉及实验方案的评价、实验装置的理解与评价、常用化学用语、物质推断、实验条件控制、电解原理等知识,注意掌握制备方案设计与评价原则,明确电解原理、化学实验基本操作方法,试题培养了学生的分析能力及化学实验能力.

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(1)选用的主要仪器有:量筒、烧杯、玻璃棒、500mL容量瓶、胶头滴管.
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B.反复颠倒摇匀
C.用胶头滴管加蒸馏水至刻度线
D.稀释浓H2SO4
E.将溶液转入容量瓶
其操作正确的顺序依次为A、D、E、C、B.
(3)简要回答下列问题:
①98%的浓硫酸物质的量浓度为18.4 mol/L,需要浓硫酸的体积为13.6mL.
②如果实验室有15mL、20mL、50mL的量筒应选用15mL的量筒最好,量取时发现量筒不干净用水洗净后直接量取将使浓度偏低(填“偏高”、“偏低”、“无影响”,下同)
③将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢注入盛水的烧杯中,并用玻璃棒不断搅拌的目的是防止暴沸,迅速散热,若搅拌过程中有液体溅出结果会使浓度偏低.
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