Question

4．下圖是用廢銅料（鐵、銅混合物）來生產膽礬（CuSO₄•5H₂O）的過程，請根據(jù)圖示回答下列問題．

（1）試劑X是稀硫酸（填名稱）．
（2）途徑Ⅱ的化學方程式為Cu+2H₂SO_4（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
（3）有關途徑Ⅰ和途徑Ⅱ的說法正確是b、c（填編號）
a．途徑Ⅰ的操作步驟比途徑Ⅱ多，因此采取途徑Ⅱ更合理
b．途徑Ⅰ相比途徑Ⅱ節(jié)省原料，且不產生污染
c．相同質量的單質A完全反應生成硫酸銅的量與途徑無關
d．每生成1mol B，消耗1mol氧化劑，轉移2mol電子
（4）稱取25g膽礬，加熱冷卻后稱量固體的質量減少了7.2g，則所得固體的化學式為CuSO₄•H₂O．

Answer 1

分析 廢銅料中有鐵和銅，要生產硫酸銅，需將鐵除去，因此可加入足量稀硫酸將鐵除去，X為稀硫酸，銅與硫酸不反應，過濾后銅與氧氣反應轉化為氧化銅，氧化銅和硫酸反應生成硫酸銅，
（1）上述分析可知X為溶解鐵和銅分離的試劑為稀硫酸；
（2）銅和濃硫酸加熱反應生成硫酸銅、二氧化硫和水；
（3）途徑Ⅱ是銅與濃硫酸反應生成硫酸銅、二氧化硫和水，因此對比途徑I、Ⅱ，途徑Ⅰ沒有二氧化硫產生，無污染，
a．途徑Ⅰ的操作步驟比途徑Ⅱ多，過程中無污染；
b．途徑Ⅰ相比途徑Ⅱ節(jié)省原料，且不產生污染
c．銅元素守恒分析，；
d．每生成1molB為氧化銅，是銅和氧氣反應生成氧化銅，消耗0.5mol氧化劑，轉移2mol電子；
（4）25g膽礬物質的量=$\frac{25g}{250g/mol}$=0.1mol，加熱冷卻后稱量固體的質量減少了7.2g物質的量=$\frac{7.2g}{18g/mol}$=0.4mol，結合CuSO₄•5H₂O可知失去的結晶水，得到固體的化學式．

解答 解：廢銅料中有鐵和銅，要生產硫酸銅，需將鐵除去，X為稀硫酸，因此可加入足量稀硫酸將鐵除去，銅與硫酸不反應，過濾后銅與氧氣反應轉化為氧化銅，氧化銅和硫酸反應生成硫酸銅溶液，蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌得到硫酸銅晶體，途徑Ⅱ是銅和濃硫酸加熱反應生成硫酸銅溶液，過程中同時生成污染性氣體二氧化硫，
（1）上述分析可知得到X為稀硫酸，故答案為：稀硫酸；
（2）途徑Ⅱ是銅與濃硫酸反應生成硫酸銅、二氧化硫和水，反應的化學方程式為Cu+2H₂SO_4（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+2H₂SO_4（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（3）途徑Ⅱ是銅與濃硫酸反應生成硫酸銅、二氧化硫和水，因此對比途徑I、Ⅱ，途徑Ⅰ沒有二氧化硫產生，無污染，
a．途徑Ⅰ的操作步驟比途徑Ⅱ多，過程中無污染，途徑Ⅱ生成污染性氣體二氧化硫，故a錯誤；
b．途徑Ⅰ2Cu+O₂=2CuO，CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O，途徑Ⅱ是Cu+2H₂SO_4（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，途徑Ⅰ相比途徑Ⅱ節(jié)省原料，且不產生污染，故b正確；
c．銅元素守恒分析，相同質量的單質A完全反應生成硫酸銅的量相同，與途徑無關，故c正確；
d．2Cu+O₂=2CuO，每生成1molB為氧化銅，是銅和氧氣反應生成氧化銅，消耗0.5mol氧化劑，轉移2mol電子，故d錯誤；
故答案為：bc；
（4）25g膽礬物質的量=$\frac{25g}{250g/mol}$=0.1mol，加熱冷卻后稱量固體的質量減少了7.2g物質的量=$\frac{7.2g}{18g/mol}$=0.4mol，結合CuSO₄•5H₂O化學式可知，1molCuSO₄•5H₂O失去的結晶水4mol，得到固體的化學式為CuSO₄•H₂O，
故答案為：CuSO₄•H₂O．

點評 本題考查了物質制備的方法和流程分析判斷，主要是制備物質的步驟、方案設計和特征分析，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．