Question

4．硫酸是用途廣泛的化工原料，可作脫水劑、吸水劑、氧化荊和催化劑等．
工業(yè)制硫酸銅的方法很多．
（1）方法一、用濃硫酸和銅制取硫酸銅．該反應的化學方程式是Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，此法的最大缺點是產生污染．
（2）方法二、用稀硫酸、銅和氧化鐵制取硫酸銅，生產的主要過程如圖所示：

①稀硫酸、銅和氧化鐵反應的離子方程式是Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺；
向混合溶液中通入熱空氣的反應的離子方程式是4Fe²⁺+4H⁺+O₂═4Fe³⁺+2H₂O．
②請說出調整PH為4的目的是使Fe³⁺完全沉淀；由濾液得到無水硫酸銅的實驗操作是加熱、蒸發(fā)．

Answer 1

分析 本題根據硫酸的性質，探究合理制備硫酸銅的方法，方法一利用濃硫酸的強氧化性，直接用濃硫酸溶解銅，但反應中生成有毒氣體SO2，不符合綠色化學的理念，方法二中利用Fe³⁺的氧化性溶解銅．
（1）濃硫酸與銅反應生成硫酸銅、二氧化硫和水，結合二氧化硫的毒性解答；
（2）①由流程圖可知：稀硫酸、銅和氧化鐵反應是氧化鐵和稀硫酸反應生成硫酸鐵和水，硫酸鐵和銅反應生成氯化亞鐵和氯化銅；通入熱的空氣是為了氧化亞鐵離子為三價鐵離子；
②調整溶液PH除去鐵離子；溶液中得到溶質固體的方法是蒸發(fā)水結晶析出．

解答 解：（1）濃硫酸與銅反應生成硫酸銅、二氧化硫和水，化學方程式：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；反應生成的二氧化硫是污染環(huán)境的氣體，產生了有污染的氣體；故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；產生了有污染的氣體；
（2）①由流程圖可知：稀硫酸、銅和氧化鐵反應是氧化鐵和稀硫酸反應生成硫酸鐵和水，硫酸鐵和銅反應生成氯化亞鐵和氯化銅，反應的離子方程式為：Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺；通入空氣的作用是氧氣氧化亞鐵離子為鐵離子的反應，反應離子方程式為：4Fe²⁺+4H⁺+O₂═4Fe³⁺+2H₂O，故答案為：Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺；4Fe²⁺+4H⁺+O₂═4Fe³⁺+2H₂O；
②調整溶液PH為4的目的是為了將溶液里的Fe³⁺完全轉化為Fe（OH）₃，達到與Cu2+的分離，將硫酸銅溶液加熱蒸發(fā)得到硫酸銅晶體，故答案為：使Fe³⁺完全沉淀；加熱、蒸發(fā)．

點評 本題考查了硫酸銅的制備，明確濃硫酸、鐵及其化合物銅及其化合物性質，明確工藝流程圖即可解答，題目難度不大．