Question

17．CuO可用作顏料、玻璃磨光劑、有機合成催化劑等．以下是用銅粉氧化法生產(chǎn)CuO的流程圖：
回答下列問題：
（1）寫出溶解過程中的離子方程式：CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O．
（2）1：1的H₂SO₄是用1體積98% H₂SO₄與1體積水混合而成．配制該硫酸溶液所需的玻璃儀器除玻璃棒外，還需要量筒、燒杯．
（3）該工藝會產(chǎn)生一定量的酸性氣體，該氣體是SO₂（寫分子式），應加以回收處理．
（4）已知氧化亞銅（Cu₂O）與稀H₂SO₄反應有CuSO₄和Cu生成．假設焙燒后固體只含銅的氧化物，為檢驗該固體的成分，下列實驗設計合理的是bc（選填序號）．
（a）加入稀H₂SO₄，若溶液呈現(xiàn)藍色，說明固體中一定有CuO
（b）加入稀H₂SO₄，若有紅色沉淀物，說明固體中一定有Cu₂O
（c）加入稀HNO₃，若有無色氣體（隨即變成紅棕色）產(chǎn)生，說明固體中有Cu₂O
（d）加入稀HNO₃，若全部溶解，說明固體中沒有Cu₂O
（5）不考慮生產(chǎn)中的損耗，要計算銅粉中Cu的含量，需要測定的數(shù)據(jù)是銅粉的質(zhì)量和最終所得CuO的質(zhì)量（用文字表示）．

Answer 1

分析 銅粉焙燒生成Cu₂O、CuO和有機物、水，Cu₂O被氧化生成CuO，CuO和稀硫酸反應生成CuSO₄，溶液中還存在硫酸，硫酸、CuSO₄和Fe發(fā)生置換反應生成FeSO₄，過濾得沉淀Cu，然后洗滌、焙燒、氧化得到CuO，
（1）CuO和稀硫酸反應生成硫酸銅和水；
（2）根據(jù)儀器的作用選取儀器；
（3）金屬和濃硫酸反應生成二氧化硫；
（4）氧化亞銅和稀硫酸反應生成硫酸銅和銅單質(zhì)，如果將固體加入稀硫酸中有紅色物質(zhì)生成，就說明含有氧化亞銅，氧化亞銅能還原硝酸生成一氧化氮，一氧化氮遇空氣變?yōu)榧t棕色的二氧化氮，據(jù)此選擇；
（5）根據(jù)銅原子守恒確定需要測定的數(shù)據(jù)．

解答 解：銅粉焙燒生成Cu₂O、CuO和有機物、水，Cu₂O被氧化生成CuO，CuO和稀硫酸反應生成CuSO₄，溶液中還存在硫酸，硫酸、CuSO₄和Fe發(fā)生置換反應生成FeSO₄，過濾得沉淀Cu，然后洗滌、焙燒、氧化得到CuO，
（1）CuO和稀硫酸反應生成硫酸銅和水，離子方程式為：CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O，
故答案為：CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O；
（2）配制硫酸時，需要燒杯盛放硫酸溶液，需要量筒量取濃硫酸，所以還需要燒杯、量筒，
故答案為：量筒；燒杯；
（3）濃硫酸和金屬反應生成SO₂，SO₂屬于酸性氧化物，能和水反應生成亞硫酸，且SO₂有毒，不能直接排空，所以SO₂要收集處理，
故答案為：SO₂；
（4）氧化亞銅和稀硫酸反應生成CuSO₄和Cu，將固體加入稀硫酸中，如果有紅色物質(zhì)生成，就說明含有氧化亞銅，否則沒有氧化亞銅，其檢驗方法為：取少許樣品，加入稀H₂SO₄，若溶液中存在紅色固體，說明含有Cu₂O，反之則沒有，氧化亞銅能還原硝酸生成一氧化氮，一氧化氮遇空氣變?yōu)榧t棕色的二氧化氮，如果出現(xiàn)無色氣體（隨即變成紅棕色）產(chǎn)生，也可說明含有Cu₂O，Cu₂O、CuO都能溶于硫酸產(chǎn)生藍色溶液，也都溶于硝酸，故選bc；
（5）計算銅粉中Cu的含量，根據(jù)銅原子守恒知，不僅要知道銅粉的質(zhì)量還要知道最終得到CuO的質(zhì)量，故答案為：銅粉的質(zhì)量；最終所得CuO的質(zhì)量．

點評 本題以銅為載體考查了物質(zhì)的分離和提純，涉及物質(zhì)的檢驗、儀器的選取、物質(zhì)間的反應等知識點，明確原理是解本題關鍵，要從整體上分析工藝流程，知道每一步發(fā)生的反應、物質(zhì)分離的方法等，題目難度中等．