Question

【題目】CuSO4用途廣泛，以Cu為原料制CuSO4有多種方法。

(1)實驗室可用Cu與濃硫酸反應制CuSO4。

① Cu與濃硫酸反應的化學方程式是________。

② 該方法制CuSO4存在的不足是________(寫出任意一條)。

(2)實驗小組采取如下方法制CuSO4。

實驗表明，Fe3+能加快生成CuSO4的反應速率，加快原理可表述為：

i. 2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+

ii. ……

ii的離子方程式是________。

(3)用電解的方法制CuSO4，如圖所示。

① 與直流電源a 端相連的電極材料是________(填“銅片”或“石墨”)。

② 將進口處較濃硫酸替換為Na2SO4溶液進行實驗，發現得到的CuSO4溶液pH比替換前升高，結合化學用語解釋pH升高的原因是________。

Answer 1

【答案】

(1)①Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O

②反應產生SO2，對環境有污染或氧化劑濃硫酸利用率不高

(2)4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O；

(3)①銅片②替換為Na2SO4后，陰極區發生反應2H++2e-=H2↑，陰極區c(OH-)＞c(H+)，OH-也可以通過陰離子交換膜運動到陽極區，導致CuSO4溶液pH升高

【解析】

試題分析：(1)① Cu與濃硫酸反應的化學方程式為Cu + 2H2SO4(濃)CuSO4 + SO2↑+2H2O，故答案為：Cu + 2H2SO4(濃)CuSO4 + SO2↑+2H2O；

②該方法制CuSO4存在的不足有：反應中產生SO2，對環境有污染或氧化劑濃硫酸利用率不高，故答案為：反應中產生SO2，對環境有污染或氧化劑濃硫酸利用率不高；

(2)根據反應流程，Fe3+為催化劑，因此Fe3+能加快生成CuSO4的反應速率，加快原理可表述為：i. 2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+；ii4Fe2+ + O2 + 4H+ =4Fe3+ + 2H2O，故答案為：4Fe2+ + O2 + 4H+ =4Fe3+ + 2H2O；

(3)①用電解的方法制CuSO4，銅電極需要與直流電源正極相連，根據硫酸根離子的移動方向，a為直流電源正極，因此與直流電源a 端相連的電極材料是銅片，故答案為：銅片；

② 替換為Na2SO4后，陰極區發生反應2H++2e-=H2↑，陰極區c(OH-)＞c(H+)，OH-也可以通過陰離子交換膜運動到陽極區，導致CuSO4溶液pH升高，故答案為：替換為Na2SO4后，陰極區發生反應2H++2e-=H2↑，陰極區c(OH-)＞c(H+)，OH-也可以通過陰離子交換膜運動到陽極區，導致CuSO4溶液pH升高；