Question

【題目】實驗室用銅制備CuSO4溶液有多種方案，某實驗小組給出了以下三種方案：

請回答有關問題：

（1）甲方案：為了節約原料，硫酸和硝酸的物質的量之比最佳為，n(H 2SO 4 )：n(HNO 3 )= 。

（2）乙方案：將6.4g銅絲放到90mL 1.5mol·L -1的稀硫酸中，控溫在50℃。加入40mL 10%的H2O2，反應0.5小時，升溫到60℃，持續反應1小時后，經一系列操作，得CuSO 4·5H 2O 20.0g【已知有關摩爾質量：M(CuSO4·5H 2O) =250g/mol】。

①反應時溫度控制在50℃~60℃，不宜過高的原因是 ；

②本實驗CuSO4·5H 2O的產率為 。

（3）丙方案：將空氣或氧氣直接通入到銅粉與稀硫酸的混合物中，發現在常溫下幾乎不反應。向反應液中加少量FeSO4，即發生反應，生成硫酸銅。反應完全后，加物質A調節pH至4 ，然后過濾、濃縮、結晶。

反應中加入少量FeSO4 可加速銅的氧化，FeSO4 的作用是 ；

反應過程中的的離子方程式為： 、 。

（4）對比甲、乙、丙三種實驗方案，丙方案的優點有（寫兩條）： 、 。

Answer 1

【答案】（1）3:2

（2）①雙氧水受熱易分解造成損耗；②80％

（3）作催化劑（或起催化作用）

4Fe2＋＋4H＋+O2＝4Fe3＋＋2H2O

2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+（兩方程式顛倒不得分）

（4）無污染；原料利用率高（或常溫下反應，耗能少；原料便宜，成本低等）

【解析】

試題分析：（1）硫酸銅的化學式中Cu2+與SO42-的個數比是1:1，離子方程式中Cu2+與NO3-的個數比是是3:2，所以n(H2SO4)：n(HNO3)=3:2；

（2）①因為過氧化氫受熱易分解，溫度過高，造成過氧化氫的損失，產率降低；

②604gCu的物質的量是0.1mol，硫酸的物質的量是0.135mol，所以硫酸過量，理論上應生成0.1mol CuSO4·5H2O，質量是25.0g，實際得到CuSO4·5H2O 20.0g，所以CuSO4·5H2O的產率是20.0 g/25.0 g×100%=80%;

（3）反應中加入少量FeSO4可加速銅的氧化，而FeSO4不與溶液中的任何物質反應，所以FeSO4的作用只能是催化劑的作用；反應過程在，Fe2＋先被O2氧化為Fe3＋，4Fe2＋＋4H＋+O2＝4Fe3＋＋2H2O，然后Fe3＋將Cu氧化為Cu2+，2Fe3++ Cu= 2 Fe2+ +Cu2+。

（4）與甲、乙比，丙的優點是不會產生污染，耗能少，原料便宜，節約原料等。