Question

（2011?揚州二模）某企業是一家以生產電纜類產品為主的地方明星企業．在電纜生產過程中，不可避免地會產生一定量的含銅廢料（如：零碎電纜）．某化學興趣小組的同學得知這一情況后，提出可以用含銅廢料制備膽礬（CuSO₄?5H₂O）．
Ⅰ、硫酸銅的制備
方案1：甲同學根據已學知識，提出了制備硫酸銅方案：

方案2：乙同學根據查閱資料找到了一種工業制備硫酸銅的流程：

（1）上述方案中的①、②、③三處，與銅或銅的化合物有關的化學反應方程式分別是：
①______ 2CuO

Answer 1

【答案】分析：“從含銅廢料中回收銅”符合綠色化學的理念，再回收利用中，設計了兩套方案，處理有關問題，并進行評價．甲方案中：發生的有關化學方程式為：①2Cu+O₂2CuO；②CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O；③Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．但“灼燒”會產生污染空氣的氣體、粉塵、煙霧，所以不如乙方案更合理；然后設計提取的有關問題；最后考查學生的計算能力及體驗回收成果，增強成就感．
解答：解：Ⅰ、（1）銅在空氣中灼燒生成黑色固體氧化銅，氧化銅與硫酸反應生成藍色硫酸銅，與鐵屑反應置換出銅，反應方程式為：2Cu+O₂2CuO；
CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O； Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu；
（2）從環保角度對兩套方案的不同部分進行比較，甲方案第一步灼燒會產生污染空氣的氣體，粉塵，煙霧，由此可知方案2更合理；
（3）H₂O₂受熱易分解，溫度應該控制在50℃到60℃之間；
（4）設稀硫酸的質量為x，則36.8%x=1000mL×1.84g/mL×98%，得x=4900g；需要水的體積：（4900g-1000mL×1.84g/mL）÷1.0g/mL=3060mL，即3.06L．
稀釋濃硫酸的方法是：將濃硫酸沿燒杯壁緩緩倒入水中，并用玻璃棒不斷攪拌．
（5）硫酸銅晶體易溶于水，用少量95%的酒精淋洗后晾干，為的是減少硫酸銅晶體因溶于水而損失．
Ⅱ、（1）硫酸銅晶體（CuSO₄?xH₂O）是藍色的，失去結晶水后變為白色；
（2）根據題意寫出化學方程式：2CuSO₄2CuO+2SO₂↑+O₂↑；
（3）由圖示數據和“到t₁℃時該固體完全失去結晶水”可知，結晶水的質量為：12.50g-8.0g=4.5g
CuSO₄?xH₂O CuSO₄+xH₂O↑．
160+18x               18x
12.50g                 4.5g
∴
∴160+18x=50x，
∴x==5；
CuSO₄?5H₂O的CuSO₄的質量分數×100%=64%
）4.0g剩余固體繼續加熱到更高的溫度，說明生成的氧化銅分解了，化學方程式為：4CuO2Cu₂O+O₂↑．
Ⅲ、Cu₄（OH）₆SO₄中OH化合價為-1，SO₄的化合價為-2，根據化合物中正負化合價的代數和為0，可得銅元素的化合價為+2；
Cu₄（OH）₆SO₄可以寫成鹽和堿的形式為CuSO₄?3Cu（OH）₂；Cu²⁺是重金屬使蛋白質失去活性，這說明病原菌的主體是蛋白質．
故答案為：
Ⅰ（1）①2Cu+O₂2CuO；②CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O；③Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O；
（2）2 耗能少或無污染等
（3）防止H₂O₂受熱分解
（4）4900，3.06L  將濃硫酸沿燒杯壁緩緩倒入水中，并用玻璃棒不斷攪拌
（5）減少硫酸銅晶體因溶于水而損失
Ⅱ、（1）白；
（2）2CuSO₄2CuO+2SO₂↑+O₂↑
（3）5，64%
（4）4CuO2Cu₂O+O₂↑
Ⅲ、+2，CuSO₄?3Cu（OH）₂ 蛋白質
點評：該題為硫酸銅的知識為線索，考查了多方面的知識，難度較大．