Question

6．硫酸銅是一種應用極其廣泛的化工原料．實驗中可將適量濃硝酸分多次加入到銅粉與稀硫酸的混合物中，加熱使之反應完全，通過蒸發(fā)、結晶得到硫酸銅晶體（裝置如圖1所示）．
（1）配制質量分數20%的硫酸需要100mL 98%的濃硫酸（密度為1.84g/cm³）和717.6ml蒸餾水．配制所需儀器除燒杯、量筒、膠頭滴管外，還需要的儀器玻璃棒．
（2）圖2是圖1的改進裝置，為符合綠色化學的要求，某研究性學習小組進行如下設計：
方案1：以空氣為氧化劑．將銅粉在某儀器A中反復灼燒，使銅與空氣充分反應生成氧化銅，再將氧化銅與稀硫酸反應．反應后，過濾、蒸發(fā)、結晶等，用少量95%的酒精淋洗后晾干，得CuSO₄•5H₂O晶體．
方案2：將空氣或氧氣直接通入到銅粉與稀硫酸的混合物中，發(fā)現(xiàn)在常溫下幾乎不反應．向反應液中加Fe₂（SO₄）₃，即發(fā)生反應．反應完全后向其中先加物質甲、后加物質乙，取樣檢驗后，過濾、蒸發(fā)、結晶，濾渣可循環(huán)使用．[已知Fe（OH）₂、Fe（OH）₃和Cu（OH）₂完全沉淀時的pH分別為9.6、3.7、6.4．]
（3）方案1中的A儀器名稱是坩堝．
（4）方案2中物質甲可以是f （選填答案編號，下同），物質乙可以是bc．
a．Cu     b．CuCO₃      c．CuO        d．氨水     e．氯水     f．雙氧水
（5）用銅粉制硫酸，上述方案1、方案2都不是十分理想，一種更符合綠色化學理念的是在氧氣存在時用熱稀硫酸與銅反應，其化學方程式是：2Cu+O₂+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）100mL 98%的濃硫酸（密度為1.84g/cm³）的質量為100mL×1.84g/mL=184g，其中m（H₂SO₄）=184g×98%=180.32g，配制成質量分數20%的硫酸后溶液的質量為$\frac{180.32g}{20%}$=901.6g，以此可計算需要水的質量和體積；
（2）方案1中，將銅在坩堝中灼燒生成氧化銅，氧化銅與稀硫酸反應生成硫酸銅；
方案2中，銅與硫酸鐵反應生成硫酸銅、硫酸亞鐵，加入過氧化氫，氧化亞鐵離子生成硫酸鐵，然后加入氧化銅、碳酸銅等可除去鐵離子，過濾、蒸發(fā)、結晶得到硫酸銅晶體，以此解答（3）、（4）（5）等題．

解答 解：（1）100mL 98%的濃硫酸（密度為1.84g/cm³）的質量為100mL×1.84g/mL=184g，其中m（H₂SO₄）=184g×98%=180.32g，配制成質量分數20%的硫酸后溶液的質量為$\frac{180.32g}{20%}$=901.6g，需要水的質量為901.6g-184g=717.6g，體積為717.6mL，配制所需儀器除燒杯、量筒、膠頭滴管外，還需要的儀器有玻璃棒，
故答案為：717.6；玻璃棒；
（3）加熱固體應在坩堝中進行，故答案為：坩堝；
（4）銅與硫酸鐵反應生成硫酸銅、硫酸亞鐵，加入過氧化氫，氧化亞鐵離子生成硫酸鐵，然后加入氧化銅、碳酸銅等可除去鐵離子，過濾、蒸發(fā)、結晶得到硫酸銅晶體，
故答案為：f；bc；
（5）可加入過氧化氫，在加熱條件下與銅、稀硫酸反應生成硫酸銅，反應的化學方程式為2Cu+O₂+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O，
故答案為：2Cu+O₂+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O．

點評 本題考查物質的制備實驗方案的設計與評價，為高考常見題型，側重于學生的分析、實驗和計算能力的考查，注意把握物質的性質以及制備原理，把握實驗方法，難度中等．