Question

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）．某化學興趣小組提出可以用含銅廢料制備膽礬（CuSO₄?XH₂O）．
查閱資料：（1）過氧化氫在常溫下會緩慢分解為氧氣和水．對其水溶液加熱、光照或加催化劑（如MnO₂ ）都會促進其分解．
（2）CuSO₄?XH₂O可溶于水，在加熱時會生成CuSO₄和H₂O．
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）寫出上述方案中的②處銅或銅的化合物有關的化學反應方程式是：______．
（2）從環保角度對兩套方案的不同部分進行比較，你認為方案______（填1或2）更合理．理由是：______．
（3）方案2中，加入H₂O₂后要求溫度控制在50℃到60℃加熱的可能的原因為______．
（4）若上述方案所用的稀硫酸是在實驗室中由稀釋濃硫酸得到，在稀釋濃硫酸時的操作是：______
______．
（5）興趣小組同學一致指出，將濾液經蒸發、降溫結晶等操作后，用少量95%的酒精淋洗后晾干，得硫酸銅晶體．晶體采用酒精淋洗的優點是______．
II、硫酸銅晶體（CuSO₄?xH₂O）中結晶水（xH₂O）含量的測定學習小組取12.5g硫酸銅晶體（CuSO₄?xH₂O）進行熱分解，
獲得相關數據，并繪制成固體質量一溫度的關系如圖．
（1）在加熱過程中，隨著水分的失去，固體顏色將由藍色逐漸變為______色，最終變為黑色；
（2）650℃以上時，硫酸銅固體就會發生分解，生成黑色金屬氧化物、二氧化硫及氧氣，此反應的化學方程式為______；
（3）根據圖中數據，計算CuSO₄?xH₂O中x的值為______．（請寫出計算過程）
（4）若將4.0g剩余固體繼續加熱到更高的溫度，發現固體質量減少了0.4g后質量不再改變，寫出剩余固體的化學式：______．
Ⅲ、硫酸銅的應用
波爾多液是用硫酸銅和石灰乳配成的一種天藍色、粘稠的懸濁液，其有效成分是Cu₄（OH）₆SO₄，其中銅元素的化合價為______．堿式鹽可以寫成鹽和堿的形式，例如堿式碳酸銅可以寫成CuCO₃?Cu（OH）₂，則Cu₄（OH）₆SO₄可以寫成鹽和堿的形式為______，其殺菌機理可看作是Cu²⁺使病原菌失去活性，這說明病原菌的主體是______（填一種有機物名稱）．

Answer 1

解：Ⅰ、（1）銅灼燒后變成氧化銅，氧化銅與硫酸反應生成硫酸銅和水，所以方程式是：CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O；
（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，防止H₂O₂受熱分解；
（4）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的硫酸銅；
（2）由650℃以上時，硫酸銅固體就會發生分解，生成黑色金屬氧化物、二氧化硫及氧氣，可知反應物是硫酸銅，生成物是氧化銅、二氧化硫和氧氣，用觀察法配平，所以化學方程式：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；
（4）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↑所以固體是Cu₂O；
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：Ⅰ②CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O；（2）2； 耗能少或無污染等； （3）防止H₂O₂受熱分解；（4）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）2CuSO₄═2CuO+2SO₂↑+O₂↑；（3）5；（4）Cu₂O；Ⅲ+2；CuSO₄?3Cu（OH）₂；蛋白質．
分析：Ⅰ、（1）根據銅灼燒后變成氧化銅，氧化銅與硫酸反應生成硫酸銅和水，寫出方程式即可；（2）根據兩個方案的比較，看是否有污染或考慮產量問題；（3）根據過氧化氫受熱易分解考慮；（4）根據濃硫酸的稀釋方法考慮；（5）根據硫酸銅易溶于水考慮；Ⅱ、（1）根據硫酸銅的顏色考慮；（2）根據方程式的書寫方法考慮；（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，根據結晶水的質量計算出硫酸銅晶體中結晶水的個數；（4）根據氧化銅受熱分解成氧化亞銅考慮；Ⅲ、根據在化合物中正負化合價代數和為零計算出化合價考慮，根據題目中所提供的信息找出寫成鹽和堿的形式．
點評：該題為硫酸銅的知識為線索，考查了多方面的知識，綜合性很強，難度較大．