Question

4．下面是一些實(shí)驗(yàn)室制備硫酸銅的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)．
實(shí)驗(yàn)一：用銅與濃硫酸反應(yīng)制取硫酸銅．
實(shí)驗(yàn)二：將適量濃硝酸分多次加入到銅粉與稀硫酸的混合物中，加熱使之反應(yīng)完全制取硫酸銅．（裝置如下圖中的圖I．圖Ⅱ）．

實(shí)驗(yàn)三：將銅粉在某儀器中反復(fù)灼燒，使銅粉充分與空氣發(fā)生反應(yīng)生成氧化銅，再將氧化銅與稀硫酸反應(yīng)，經(jīng)后續(xù)步驟可得到硫酸銅晶體．
實(shí)驗(yàn)四：向銅粉和稀硫酸的混合物中加入H₂O得到硫酸銅．
請回答實(shí)驗(yàn)中的有關(guān)問題．
（1）實(shí)驗(yàn)一中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，這種方法的缺點(diǎn)是生成物對環(huán)境造成污染．
（2）實(shí)驗(yàn)二裝置圖中分液漏斗里盛裝的液體是濃硝酸．圖Ⅱ是圖I的改進(jìn)裝置，分析圖II裝置的優(yōu)點(diǎn)是有利于氮氧化合物的吸收、防止倒吸．
（3）實(shí)驗(yàn)三中用于灼燒的儀器名稱是坩堝．該實(shí)驗(yàn)中的后續(xù)步驟指的是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥．
（4）實(shí)驗(yàn)四中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O．
（5）除上面的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)外，請你再設(shè)計(jì)一種只用銅和稀硫酸為原料制取硫酸銅的方法（寫出化學(xué)反應(yīng)方程式）．Cu+H₂SO₄$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$CuSO₄+H₂↑．

Answer 1

分析 （1）銅與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和二氧化硫；
（2）實(shí)驗(yàn)中將適量濃硝酸分多次加入到銅粉與稀硫酸的混合物中，判斷分液漏斗中裝的液體；在尾氣吸收裝置之前連接集氣瓶，通入氧氣有利于氮氧化合物的吸收，同時(shí)起安全瓶作用；
（3）高溫灼燒固體應(yīng)在坩堝中進(jìn)行；通過蒸發(fā)、結(jié)晶得到硫酸銅晶體；
（4）銅與雙氧水、硫酸反應(yīng)生成硫酸銅；
（5）一般條件下，銅與稀硫酸不反應(yīng)，必須在外加電場的作用下讓其反應(yīng)．所以得設(shè)計(jì)一個(gè)電解池來完成．

解答 解：（1）銅與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和二氧化硫：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，二氧化硫污染環(huán)境，故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；生成物對環(huán)境造成污染；
（2）由題目信息，實(shí)驗(yàn)中將適量濃硝酸分多次加入到銅粉與稀硫酸的混合物中，故分液漏斗中裝的液體為濃硝酸；反應(yīng)中產(chǎn)生的尾氣主要為NO，由于NO與NaOH溶液不反應(yīng)，故應(yīng)向氫氧化鈉溶液中通入空氣（氧氣），圖II裝置中在尾氣吸收裝置之前連接集氣瓶，通入氧氣有利于氮氧化合物的吸收，同時(shí)起安全瓶作用，防止倒吸，
故答案為：濃硝酸；有利于氮氧化合物的吸收、防止倒吸；
（3）高溫灼燒固體應(yīng)在坩堝中進(jìn)行，因此儀器應(yīng)為坩堝；通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥得到硫酸銅晶體，故答案為：坩堝；蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥；
（4）銅與雙氧水、硫酸反應(yīng)生成硫酸銅，化學(xué)方程式為：Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O，故答案為：Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O；
（5）銅與稀硫酸不反應(yīng)，必須在外加電場的作用下讓其反應(yīng)，可以設(shè)計(jì)一個(gè)電解池，化學(xué)反應(yīng)方程式：Cu+H₂SO₄$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$CuSO₄+H₂↑，故答案為：Cu+H₂SO₄$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$CuSO₄+H₂↑．

點(diǎn)評 本題考查硫酸銅制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，明確裝置的作用及發(fā)生的氧化還原反應(yīng)是解答本題的關(guān)鍵，注意除雜的方法及物質(zhì)的成分、性質(zhì)的差異來解答，綜合性較強(qiáng)，題目難度較大．