Question

19．硫酸銅溶液常用于農(nóng)業(yè)上制波爾多液．如圖1是用廢銅料（鐵、銅混合物）來生產(chǎn)硫酸銅的過程，請(qǐng)根據(jù)圖示回答下列問題．
（1）試劑X的化學(xué)式為H₂SO₄，操作①的名稱為過濾．
（2）甲同學(xué)認(rèn)為途徑Ⅰ比途徑Ⅱ更為合理，其理由是ad（填編號(hào)）
a．對(duì)環(huán)境污染少      b．反應(yīng)速率快
c．銅的利用率高      d．硫酸的利用率高
（3）實(shí)驗(yàn)室用濃硫酸與銅反應(yīng)，采用圖2裝置制備并收集干燥的SO₂氣體．
①A裝置的名稱分液漏斗．
②連接上述儀器的正確順序是（填各接口處的字母）：a接d，e接b，c接g，f接h．
③反應(yīng)終止后，發(fā)現(xiàn)燒瓶中有黑色物質(zhì)出現(xiàn)，其中可能含有CuO、CuS等雜質(zhì)．已知硫化銅不與H⁺反應(yīng)，與足量稀硝酸反應(yīng)生成Cu²⁺、+6價(jià)的S和NO氣體，該反應(yīng)的離子方程式為3CuS+8H⁺+8NO₃^-=3Cu²⁺+3SO₄^2-+8NO↑+4H₂O．利用所給試劑設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，檢測(cè)黑色物質(zhì)中是否存在CuS．其方案為：將燒瓶中混合物加入到蒸餾水中，充分反應(yīng)后過濾，向?yàn)V渣中加入足量的稀硝酸，振蕩?kù)o置，取上層清液少許于試管中，加入幾滴氯化鋇溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，則證明黑色物質(zhì)中存在CuS（補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象和結(jié)論）．
供選擇的試劑：稀鹽酸、稀硫酸、稀硝酸、氯化鋇溶液、硝酸銀溶液

Answer 1

分析 廢銅料中有鐵和銅，要生產(chǎn)硫酸銅，需將鐵除去，因此可加入足量稀硫酸將鐵除去，銅與硫酸不反應(yīng)，過濾后銅與氧氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氧化銅，氧化銅和硫酸反應(yīng)生成硫酸銅．
（1）加入的X需將鐵除去，且不能與銅反應(yīng)選擇稀硫酸，固液分離用過濾操作；
（2）途徑Ⅰ：2Cu+O₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO，轉(zhuǎn)化為氧化銅，CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O沒有二氧化硫產(chǎn)生，硫酸的利用率高，無污染；
（3）①A裝置為分液漏斗，在該裝置中滴加濃硫酸；
②若要收集滿干燥的SO₂氣體，裝置排列順序?yàn)椋簹怏w發(fā)生裝置、干燥裝置、收集裝置、檢驗(yàn)裝置、尾氣處理裝置；
③根據(jù)題干信息：硫化銅不與H⁺反應(yīng)，與足量稀硝酸反應(yīng)生成Cu²⁺、+6價(jià)的S和NO氣體，確定反應(yīng)物和生成物書寫方程式，根據(jù)反應(yīng)方程式設(shè)計(jì)通過檢測(cè)硫酸根離子檢測(cè)黑色物質(zhì)中是否存在CuS．

解答 解：加入的X需將鐵除去，且不能與銅反應(yīng)選擇稀硫酸，反應(yīng)①為鐵與硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，化學(xué)方程式為Fe+H₂SO₄ ═FeSO₄+H₂↑，過濾后銅與氧氣反應(yīng)②為：2Cu+O₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO，轉(zhuǎn)化為氧化銅，反應(yīng)③CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O；途徑Ⅱ，在加熱條件下，Cu和濃硫酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成CuSO₄、SO₂、H₂O，反應(yīng)方程式為Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
（1）廢銅料中有鐵和銅，要生產(chǎn)硫酸銅，需將鐵除去，因此可加入足量稀硫酸將鐵除去，銅與硫酸不反應(yīng)，過濾后得到固體銅，
故答案為：H₂SO₄；過濾；
（2）途徑Ⅱ是銅與濃硫酸反應(yīng)Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O生成硫酸銅、二氧化硫和水，二氧化硫?yàn)橛卸練怏w，且浪費(fèi)硫酸，因此對(duì)比途徑I、Ⅱ，途徑Ⅰ沒有二氧化硫產(chǎn)生，硫酸的利用率高，無污染，
故答案為：ad；
（3）①裝置A、a，用濃硫酸與銅反應(yīng)制取二氧化硫，裝置A為分液漏斗，用于滴加濃硫酸，
故答案為：分液漏斗；  
②制取干燥的SO₂氣體，裝置排列順序?yàn)椋簹怏w發(fā)生裝置、干燥裝置、收集裝置、檢驗(yàn)裝置、尾氣處理裝置，A、a 為氣體發(fā)生裝置、b、c（f、g）為收集裝置、d、e用濃硫酸是干燥裝置、f、g（b、c）是防倒吸裝置、h是尾氣處理裝置，所以排列順序是debcgfh或defgcbh、defgbch，
故答案為：debcgfh或defgcbh；defgbch；
③反應(yīng)終止后，發(fā)現(xiàn)燒瓶中有黑色物質(zhì)出現(xiàn)，其中可能含有CuO、CuS等雜質(zhì)，硫化銅不與H⁺反應(yīng)，與足量稀硝酸反應(yīng)生成Cu²⁺、+6價(jià)的S為硫酸根離子和NO氣體，所以離子反應(yīng)為：3CuS+8H⁺+8NO₃^-=3Cu²⁺+3SO₄^2-+8NO↑+4H₂O，檢測(cè)黑色物質(zhì)中是否存在CuS，需檢測(cè)是否含有硫酸根離子，即加入足量的稀硝酸，振蕩?kù)o置，取上層清液少許于試管中，加入幾滴氯化鋇溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，則證明黑色物質(zhì)中存在CuS，
 故答案為：3CuS+8H⁺+8NO₃^-=3Cu²⁺+3SO₄^2-+8NO↑+4H₂O；加入足量的稀硝酸，振蕩?kù)o置，取上層清液少許于試管中，加入幾滴氯化鋇溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，則證明黑色物質(zhì)中存在CuS．

點(diǎn)評(píng) 本題考查硫酸銅、二氧化硫的制備，側(cè)重考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作、分析能力，會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐帕醒b置順序，易錯(cuò)選項(xiàng)是（3）③，注意酸性條件下硝酸根離子的性質(zhì)、硫元素的化合價(jià)變化，題目難度中等．