Question

某興趣小組在實驗室用銅和硫酸為原料，采用多種方法制取硫酸銅，制備方法如下：
方法一
⑴甲同學取6.4 g銅片和10 mL 18 mol·L^－1濃硫酸，放在試管中共熱時發現，銅與熱的濃硫酸反應后并沒有得到預期的藍色溶液，而是在試管底部看到白色沉淀。甲同學為了驗證其中白色沉淀的主要成分，設計下列實驗。
實驗步驟：傾倒掉上層液體后，向所得白色的固體中加入適量蒸餾水，邊加邊攪拌。
實驗現象：白色物質溶解，溶液變為藍色。
實驗結論：所得白色固體的化學式為                  。
（2）乙同學與甲同學做相同的實驗，還觀察到加熱過程中，試管內壁上部析出少量淡黃色固體物質，持續加熱，淡黃色固體物質又慢慢地溶于濃硫酸而消失，同時產生能使品紅溶液褪色的氣體，淡黃色固體消失的原因是(用化學反應方程式回答)                                                   。直到最后反應完畢，發現試管中還有銅片剩余。
方法二
（3）丙同學認為甲設計的實驗方案不好，他自己設計的思路是：2Cu＋O₂2CuO，CuO＋H₂SO₄＝CuSO₄＋H₂O。
對比甲的方案，你認為丙同學的優點是①_________________________，②_                     。
方法三
⑷丁同學取一銅片和稀硫酸放在試管中，再向其中滴入雙氧水，發現溶液逐漸呈藍色，寫出反應的化學反應方程式                    。

Answer 1

(9分)[（1）CuSO₄      (1分) （2）S＋2H₂SO₄(濃) 3SO₂↑＋2H₂O      (2分)
（3）①產生等量的硫酸銅，消耗的硫酸更少  (2分)；②不產生污染物SO₂      (2分)
⑷H₂SO₄＋Cu＋H₂O₂＝CuSO₄＋2H₂O           (2分)

試題分析：（1）白色的固體中加入適量蒸餾水，白色固體溶解，且觀察到溶液為藍色，這說明所得白色固體為CuSO₄。
（2）試管內壁上部析出少量淡黃色固體物質，由存在的元素可知淡黃色固體物質為S，S具有還原性，濃硫酸具有強氧化性，S與濃硫酸發生氧化還原反應，方程式為S＋2H₂SO₄(濃) 3SO₂↑＋2H₂O，從而使淡黃色物質消失。
（3）由反應方程式2Cu＋O₂2CuO，CuO＋H₂SO₄＝CuSO₄＋H₂O可知，不生成有毒氣體二氧化硫，因此其優點為不產生有毒氣體污染環境，且硫元素全部轉化為硫酸銅，因此產生等量的硫酸銅，消耗的硫酸更少。
（4）雙氧水具有強氧化性，能氧化單質銅，因此銅片和稀硫酸放在試管中，再向其中滴入雙氧水，發現溶液逐漸呈藍色，這是由于發生了氧化還原反應導致的，該反應化學方程式為H₂SO₄＋Cu＋H₂O₂＝CuSO₄＋2H₂O。