Question

硫酸銅是一種應用廣泛的化工原料，實驗室中可通過不同途徑制取硫酸銅溶液和膽礬(CuSO₄·5H₂O)，其中一種流程如下：

(1)操作I具體為__________、___________、過濾、烘干。
(2)雜銅(含少量有機物)灼燒后的產物除氧化銅還含少量銅，原因可能是___________(填字母代號)。
a．灼燒過程中部分氧化銅被還原
b．灼燒不充分．銅未被完全氧化
c．氧化銅在加熱過程中分解生成銅
d．該條件下銅無法被氧氣氧化
(3)若將雜銅換為純凈的銅粉，可直接向其中加入稀硫酸和Fe₂(SO₄)₃溶液，不斷通入氧氣。反應完全后向其中加入過量_______________(填化學式，下同)，調節pH至4，生成_________沉淀，過濾得硫酸銅溶液［已知Fe(OH)₃和Cu(OH)₂完全沉淀時的pH分別為3．7、6．4]。
（4)通過下述圖1裝置也可制取硫酸銅溶液(已知：2NaOH+2NO₂＝NaNO₃+NaNO₂+H₂O)。

燒瓶內發生反應的離子方程式為____________________________________________；
圖2是圖1的改進裝置，其優點有①__________________________，②_________________________。

Answer 1

（16分）（1）蒸發濃縮（2分）；冷卻結晶（2分） （2）ab（2分，選對1個1分，有錯誤不得分）
（3）CuO（2分，其它合理答案也可） Fe(OH)₃(2分)
（4）Cu＋4H^＋＋2NO₃^－＝Cu^2＋＋2H₂O＋2NO₂↑；3Cu＋8H^＋＋2NO₃^－＝3Cu^2＋＋4H₂O＋2NO↑（2分，寫對1個即得2分） ①防止NaOH溶液倒吸進入發生裝置（2分） ②NO、NO₂有毒氣體能被完全吸收（2分）

試題分析：（1）硫酸銅能溶于水，所以從硫酸銅溶液中得到硫酸銅晶體得操作應該是蒸發濃縮、冷卻結晶，然后過濾烘干即可。
（2）灼燒后的產物除氧化銅還含少量銅，這說明a．灼燒過程中部分氧化銅被還原，a正確；b．灼燒不充分．銅未被完全氧化，b正確；c．氧化銅穩定，在加熱過程中不可能分解生成銅，c不正確；d．銅極易被氧化生成氧化銅，d不正確，答案選ab。
（3）由于反應中不能再引入新的雜質，所以要調節溶液的pH小于進入氧化銅或氫氧化銅。由于氫氧化鐵沉淀的pH小于氫氧化銅沉淀的pH，所以首先生成氫氧化鐵沉淀，過濾得硫酸銅溶液。
（4）硝酸具有強氧化性，能把銅氧化生成硝酸銅，但隨著反應的進行，硝酸濃度逐漸降低，其還原產物將逐漸變為NO，因此有關反應的化學方程式是Cu＋4H^＋＋2NO₃^－＝Cu^2＋＋2H₂O＋2NO₂↑、3Cu＋8H^＋＋2NO₃^－＝3Cu^2＋＋4H₂O＋2NO↑。由于NO₂與氫氧化鈉溶液反應時，溶液容易倒吸，且NO與氫氧化鈉溶液不反應，易造成環境污染，所以圖2中通入氧氣可以氧化NO而不完全吸收，即裝置2的優點是①防止NaOH溶液倒吸進入發生裝置；②NO、NO₂有毒氣體能被完全吸收。