Question

1．膽礬（CuSO₄•5H₂O）有廣泛的用途．某研究性學(xué)習(xí)小組利用廢銅屑和稀硫酸制備膽礬．實驗流程如下：
請回答下列問題：
（1）若使銅屑溶解于稀硫酸，還需要通入氣體空氣（或氧氣）．
（2）操作X為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶． 用乙醇洗滌的目的是減少硫酸銅晶體溶解．
（3）某研究小組用稀硫酸和稀硝酸混合液溶解廢銅屑，現(xiàn)有40g含CuO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的銅屑，與一定量的混合酸液恰好完全反應(yīng)生成CuSO₄．
①理論上生成膽礬的質(zhì)量為150g．
②原混合液中硫酸和硝酸的物質(zhì)的量之比為多少？（寫出計算過程）

Answer 1

分析 （1）銅與稀硫酸不反應(yīng)，需要提供氧化性較強(qiáng)的氧化劑，為不引入雜質(zhì)，需通入氧氣或空氣；
（2）由硫酸銅溶液制備晶體，需蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；為除去晶體表面的可溶性雜質(zhì)離子，需對晶體洗滌，用水洗滌會使晶體部分溶解在水中，用有機(jī)溶劑乙醇洗滌可減少晶體的溶解，避免造成過多損失；
（3）銅屑中含有0.1mol氧化銅，0.5mol銅，根據(jù)反應(yīng)CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O；3Cu+2HNO₃+3H₂SO₄=3CuSO₄+2NO↑+4H₂O可計算，見解答．

解答 解：（1）銅與稀硫酸不反應(yīng)，需要提供氧化性較強(qiáng)的氧化劑，為不引入雜質(zhì)，需通入氧氣或空氣，故答案為：空氣（或氧氣）；
（2）由硫酸銅溶液制備晶體，需對溶液進(jìn)行加熱，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；為除去晶體表面的可溶性雜質(zhì)離子，需對晶體洗滌，用水洗滌會使晶體部分溶解在水中，用有機(jī)溶劑乙醇洗滌可減少晶體的溶解，避免造成過多損失，故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶  減少硫酸銅晶體溶解；
（3）①根據(jù)n（CuO）=（40×20%）÷80=0.1mol
          n（Cu）=（40-40×20%）÷64=0.5mol
           CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O 
          0.1mol      0.1mol  
          3Cu+2HNO₃+3H₂SO₄=3CuSO₄+2NO↑+4H₂O
          0.5mol           0.5mol 
     n（CuSO₄）=0.1+0.5=0.6mol
 由CuSO₄-CuSO₄•5H₂O知：n（CuSO₄•5H₂O）=n（CuSO₄）=0.6mol，m（CuSO₄•5H₂O）=0.6×250=150g
故答案為：150g．
②n（CuO）=（40×20%）÷80=0.1mol
n（Cu）=（40-40×20%）÷64=0.5mol
3Cu+2HNO₃+3H₂SO₄=3CuSO₄+2NO↑+4H₂O
故 n（HNO₃）=0.5×2÷3=1/3mol
n（H₂SO₄）=0.5mol
與氧化銅反應(yīng)的硫酸的量為n（H₂SO₄）=n（CuO）=0.1mol
n（H₂SO₄）：n（HNO₃）=（0.5+0.1）：1/3=9：5
故答案為：9：5．

點評 本題考查了物質(zhì)的量用于化學(xué)方程式的計算、實驗原理的分析等，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生的實驗探究能力和計算能力．