Question

12．硫酸銅在紡織、印刷等行業(yè)有廣泛用途．
（1）工業(yè)上可用銅屑、空氣與稀硫酸在80℃條件下制備硫酸銅．
①如圖1是實驗室模擬工業(yè)制備硫酸銅的裝置．反應的化學方程式為2Cu+O₂+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O，采用水浴加熱的優(yōu)點是溫度易控，受熱均勻，多孔球泡的作用為增大氣體與溶液的接觸面積，使反應充分進行．

②工業(yè)生產(chǎn)時可用純氧代替空氣．這一措施能加快反應速率外，還具有的優(yōu)點是排除其他氣體的干擾．
③實驗室用H₂O₂溶液和MnO₂制備O₂，反應的化學方程式為2H₂O₂$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2H₂O+O₂↑，在圖2中，應選用的發(fā)生裝置為A（填序號，下同），收集裝置為D．
（2）以CuSO₄為原料制備堿式碳酸銅[Cu₂（OH）₂CO₃]的過程如圖3：

①“沉淀”時的反應為：2CuSO₄+2Na₂CO₃+H₂O=Cu₂（OH）₂CO₃↓+2Na₂SO₄+CO₂↑
②檢驗沉淀是否洗滌干凈選用的試劑是HNO₃和BaCl₂溶液（填化學式），烘干時產(chǎn)品中出現(xiàn)少量黑色物質(zhì)，可能的原因為堿式碳酸銅受熱分解為氧化銅．
③若所得產(chǎn)品的產(chǎn)率（產(chǎn)率=$\frac{產(chǎn)品的實際質(zhì)量}{產(chǎn)品的理論質(zhì)量}$×100%）偏高，其可能的原因為cd（填序號）
a．反應物為完全沉淀        b．過濾時濾紙破損
c．Cu₂（OH）₂CO₃未洗滌干凈 d．Cu₂（OH）₂CO₃為完全烘干
④“沉淀”時若有少量5Cu（OH）₂•2CuCO₃生成，則產(chǎn)品中銅元素的質(zhì)量分數(shù)偏大（填“偏大”“不變”或“偏小”）
（3）T℃時加熱32.0g硫酸銅，一段時間后得到15.2gCuO和Cu₂O的混合物，計算該混合物中CuO的質(zhì)量（寫出計算過程）

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)銅、氧氣和硫酸在加熱的條件下反應生成硫酸銅和水進行分析．根據(jù)水浴加熱受熱均勻，便于控制加熱溫度；圖中多孔球泡的作用是：增大氣體與溶液的接觸面積，使反應充分進行解答；
②根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)時可用純氧代替空氣．這一措施能加快反應速率外，還具有的優(yōu)點是排除其他氣體的干擾解答；
③實驗室制取氣體應依據(jù)反應物的狀態(tài)和反應條件確定發(fā)生裝置，依據(jù)氣體的密度和溶解性確定收集裝置；
（2）①據(jù)反應前后原子種類和個數(shù)不變等知識分析解答；
②故檢驗沉淀是否洗滌干凈，可檢驗硫酸鉻離子的存在，應選用試劑是 HNO₃和氯化鋇溶液；
③若所得產(chǎn)品的產(chǎn)率（產(chǎn)率=$\frac{產(chǎn)品的實際質(zhì)量}{產(chǎn)品的理論質(zhì)量}$×100%）偏高的原因分析解答；
④根據(jù)反應前后元素的質(zhì)量和種類不變解答；
（3）根據(jù)反應前后銅元素的質(zhì)量相等解答．

解答 解：（1）①銅、氧氣和硫酸在加熱的條件下反應生成硫酸銅和水，化學方程式為：2Cu+O₂+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O．直接加熱溫度過高，反應溫度難以控制，水浴加熱，反應的溫度很好控制，受熱均勻，圖中多孔球泡的作用是：增大氣體與溶液的接觸面積，使反應充分進行．
②工業(yè)生產(chǎn)時可用純氧代替空氣．這一措施能加快反應速率外，還具有的優(yōu)點是排除其他氣體的干擾；
③用雙氧水制氧氣應選用的制取裝置是固液常溫型，收集方法可以是排水法也可是向上排空氣法，反應的化學方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2H₂O+O₂↑．
（2）①反應前有2個銅原子、2個硫原子、15個氧原子、2個碳原子、4個鈉原子和2個氫原子，反應后2個銅原子、0個硫原子、7個氧原子、2個碳原子、0個鈉原子和2個氫原子，依據(jù)化學反應前后原子的種類和個數(shù)不變可知，2X中有4個鈉原子、2個硫原子、8個氧原子，所以X化學是為Na₂SO₄；
②故檢驗沉淀是否洗滌干凈，可檢驗硫酸根離子的存在，應選用試劑是 HNO₃和BaCl₂溶液；烘干時產(chǎn)品中出現(xiàn)少量黑色物質(zhì)，可能的原因為堿式碳酸銅受熱分解為氧化銅；
③若所得產(chǎn)品的產(chǎn)率（產(chǎn)率=$\frac{產(chǎn)品的實際質(zhì)量}{產(chǎn)品的理論質(zhì)量}$×100%）偏高，其可能的原因為
a．反應物為完全沉淀，無影響；
b．過濾時濾紙破損，產(chǎn)品的實際質(zhì)量減少，所得產(chǎn)品的產(chǎn)率降低；
c．Cu₂（OH）₂CO₃未洗滌干凈 產(chǎn)品的實際質(zhì)量增大，所得產(chǎn)品的產(chǎn)率偏高；
d．Cu₂（OH）₂CO₃為完全烘干，所得產(chǎn)品的產(chǎn)率偏高；
④“沉淀”時若有少量5Cu（OH）₂•2CuCO₃生成，則產(chǎn)品中銅元素的質(zhì)量分數(shù)偏大；
（3）反應前后銅元素的質(zhì)量相等，
設(shè)該混合物中CuO的質(zhì)量為x，則Cu₂O的質(zhì)量=15.2g-x
32g×$\frac{64}{160}×100%$=x×$\frac{64}{80}×$100%+（15.2g-x）×$\frac{128}{144}$×100%
x=8g
答案：
（1）①2Cu+O₂+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O；溫度易控，受熱均勻；增大氣體與溶液的接觸面積，使反應充分進行；
②排除其他氣體的干擾；
③2H₂O₂$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2H₂O+O₂↑．A；D；
（2）①Na₂SO₄；②HNO₃和BaCl₂溶液；堿式碳酸銅受熱分解為氧化銅；③cd；④偏大；
（3）混合物中CuO的質(zhì)量為8g．

點評 根據(jù)生產(chǎn)流程圖，正確理解每個過程在生產(chǎn)中的作用，從而達到全面掌握生產(chǎn)過程的目的，為解答問題做足準備．