Question

19．如图为有关制备CuSO₄的途径及性质，请回答下列相关问题：

（1）途径①所用混酸中H₂SO₄与HNO₃物质的量之比最好为3：2，写出反应的离子方程式Cu+2NO₃^-+8H⁺=Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（2）三种途径能更好地体现了绿色化学思想的是②（填序号），写出反应的离子方程式2Cu+O₂+4H⁺=Cu²⁺+2H₂O；
（3）若混合气体X有两种气体，X可能是SO₂和SO₃吗？否（填是或否），为什么：生成物就只有Cu₂O、SO₂和SO₃三种物质，铜和硫元素化合价都降低，得到电子，而没有元素失去电子不可能．
（4）实验测得X有三种物质组成，而且温度不同气体的物质的量之比不同，写出一种可能的化学方程2CuSO₄$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Cu₂O+SO₂↑+SO₃↑+O₂↑；1mol CuSO₄在1100℃分解所得混合气体X中O₂可能为0.75mol吗：不可能（填可能或不可能），为什么：若1mol CuSO₄分解生成0.75molO₂，则失电子为3mol，而1molCu得到1mol电子，1molS得到2mol电子都转化为SO₂没有SO₃生成．
（5）Y可能为一类常见的有机物，以含碳原子最少的物质为例写出反应的化学方程式：HCHO+4Cu（OH）₂+2NaOH$\stackrel{△}{→}$Na₂CO₃+2Cu₂O+6H₂O．

Answer 1

分析 途径①Cu与混酸反应，3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，离子反应为：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
途径②Cu与氧气、硫酸反应，2H₂SO₄+O₂+2Cu$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O，其离子方程式为：2Cu+O₂+4H⁺=Cu²⁺+2H₂O；
途径③2H₂SO₄（浓）+Cu$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑++2H₂O；
硫酸铜高温分解生成Cu₂O和混合气体，硫酸铜与氢氧化钠反应生成氢氧化铜，在加热条件下氢氧化铜与含有醛基的物质反应生成Cu₂O，
（1）根据离子方程式中氢离子与硝酸根离子的物质的量关系分析；
（2）根据以上分析没有污染性气体生成的符合绿色化学思想；
（3）硫酸铜分解生成Cu₂O与氧气、SO₂、SO₃，依据电子守恒分析；
（4）X有三种物质组成，根据元素守恒可知X为O₂、SO₂、SO₃，结合原子守恒和得失电子守恒书写方程式；由得失电子守恒分析；
（5）Y为含醛基的物质，含碳原子最少的是甲醛，碱性条件下甲醛与氢氧化铜反应生成碳酸钠、氧化亚铜和水．

解答 解：途径①Cu与混酸反应，3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，离子反应为：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
途径②Cu与氧气、硫酸反应，2H₂SO₄+O₂+2Cu$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O，其离子方程式为：2Cu+O₂+4H⁺=Cu²⁺+2H₂O；
途径③2H₂SO₄（浓）+Cu$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑++2H₂O；
硫酸铜高温分解生成Cu₂O和混合气体，硫酸铜与氢氧化钠反应生成氢氧化铜，在加热条件下氢氧化铜与含有醛基的物质反应生成Cu₂O，
（1）Cu与混酸反应，3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，离子反应为：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，从方程式知，硝酸根离子由硝酸提供，氢离子由硝酸和硫酸提供，所以硝酸为2mol时，硫酸为3mol，用混酸中H₂SO₄与HNO₃物质的量之比最好为3：2；
故答案为：3：2；Cu+2NO₃^-+8H⁺=Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（2）途径②的优点：制取等质量胆矾需要的硫酸少、没有污染性气体产生，更好地体现了绿色化学思想，故答案为：②；
（3）硫酸铜分解生成Cu₂O与氧气、SO₃、SO₂，根据2CuSO₄═Cu₂O+SO₂↑+SO₃↑+O₂↑知，X可能是O₂、SO₂和SO₃的混合气体，若只是二氧化硫和三氧化硫，铜元素、氧元素化合价都降低，没有元素化合价升高；
故答案为：否；生成物就只有Cu₂O、SO₂和SO₃三种物质，铜和硫元素化合价都降低，得到电子，而没有元素失去电子不可能；
（4）X有三种物质组成，根据元素守恒可知X为O₂、SO₂、SO₃，则化学方程式：2CuSO₄$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Cu₂O+SO₂↑+SO₃↑+O₂↑；若1mol CuSO₄分解生成0.75molO₂，则失去的电子为3mol，那么1molCu得到1mol电子，1molS得到2mol电子都转化为SO₂就不可能有SO₃生成了；
故答案为：2CuSO₄$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Cu₂O+SO₂↑+SO₃↑+O₂↑；不可能；若1mol CuSO₄分解生成0.75molO₂，则失电子为3mol，而1molCu得到1mol电子，1molS得到2mol电子都转化为SO₂没有SO₃生成；
（5）Y为含醛基的物质，含碳原子最少的是甲醛，碱性条件下甲醛与氢氧化铜反应生成碳酸钠、氧化亚铜和水，其反应的方程式为HCHO+4Cu（OH）₂+2NaOH$\stackrel{△}{→}$Na₂CO₃+2Cu₂O+6H₂O；
故答案为：HCHO+4Cu（OH）₂+2NaOH$\stackrel{△}{→}$Na₂CO₃+2Cu₂O+6H₂O．

点评 本题考查了物质的制备，解题的关键是掌握物质的性质，解答时要依据题干提供信息，结合相关知识细心分析解答，题目难度中等．