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(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)制備硫酸銅的裝置．反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Cu+O₂+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O，采用水浴加熱的優(yōu)點(diǎn)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(yīng)充分進(jìn)行．

②工業(yè)生產(chǎn)時(shí)可用純氧代替空氣．這一措施能加快反應(yīng)速率外，還具有的優(yōu)點(diǎn)是排除其他氣體的干擾．
③實(shí)驗(yàn)室用H₂O₂溶液和MnO₂制備O₂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2H₂O₂$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2H₂O+O₂↑，在圖2中，應(yīng)選用的發(fā)生裝置為A（填序號(hào)，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(guò)程如圖3：

①“沉淀”時(shí)的反應(yīng)為：2CuSO₄+2Na₂CO₃+H₂O=Cu₂（OH）₂CO₃↓+2Na₂SO₄+CO₂↑
②檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈選用的試劑是HNO₃和BaCl₂溶液（填化學(xué)式），烘干時(shí)產(chǎn)品中出現(xiàn)少量黑色物質(zhì)，可能的原因?yàn)閴A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=$\frac{產(chǎn)品的實(shí)際質(zhì)量}{產(chǎn)品的理論質(zhì)量}$×100%）偏高，其可能的原因?yàn)閏d（填序號(hào)）
a．反應(yīng)物為完全沉淀        b．過(guò)濾時(shí)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(shí)若有少量5Cu（OH）₂•2CuCO₃生成，則產(chǎn)品中銅元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大（填“偏大”“不變”或“偏小”）
（3）T℃時(shí)加熱32.0g硫酸銅，一段時(shí)間后得到15.2gCuO和Cu₂O的混合物，計(jì)算該混合物中CuO的質(zhì)量（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)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(yīng)生成硫酸銅和水進(jìn)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(yīng)充分進(jìn)行解答；
②根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)時(shí)可用純氧代替空氣．這一措施能加快反應(yīng)速率外，還具有的優(yōu)點(diǎn)是排除其他氣體的干擾解答；
③實(shí)驗(yàn)室制取氣體應(yīng)依據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)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(yīng)前后原子種類(lèi)和個(gè)數(shù)不變等知識(shí)分析解答；
②故檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈，可檢驗(yàn)硫酸鉻離子的存在，應(yīng)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=$\frac{產(chǎn)品的實(shí)際質(zhì)量}{產(chǎn)品的理論質(zhì)量}$×100%）偏高的原因分析解答；
④根據(jù)反應(yīng)前后元素的質(zhì)量和種類(lèi)不變解答；
（3）根據(jù)反應(yīng)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(yīng)生成硫酸銅和水，化學(xué)方程式為：2Cu+O₂+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O．直接加熱溫度過(guò)高，反應(yīng)溫度難以控制，水浴加熱，反應(yīng)的溫度很好控制，受熱均勻，圖中多孔球泡的作用是：增大氣體與溶液的接觸面積，使反應(yīng)充分進(jìn)行．
②工業(yè)生產(chǎn)時(shí)可用純氧代替空氣．這一措施能加快反應(yīng)速率外，還具有的優(yōu)點(diǎn)是排除其他氣體的干擾；
③用雙氧水制氧氣應(yīng)選用的制取裝置是固液常溫型，收集方法可以是排水法也可是向上排空氣法，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2H₂O+O₂↑．
（2）①反應(yīng)前有2個(gè)銅原子、2個(gè)硫原子、15個(gè)氧原子、2個(gè)碳原子、4個(gè)鈉原子和2個(gè)氫原子，反應(yīng)后2個(gè)銅原子、0個(gè)硫原子、7個(gè)氧原子、2個(gè)碳原子、0個(gè)鈉原子和2個(gè)氫原子，依據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后原子的種類(lèi)和個(gè)數(shù)不變可知，2X中有4個(gè)鈉原子、2個(gè)硫原子、8個(gè)氧原子，所以X化學(xué)是為Na₂SO₄；
②故檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈，可檢驗(yàn)硫酸根離子的存在，應(yīng)選用試劑是 HNO₃和BaCl₂溶液；烘干時(shí)產(chǎn)品中出現(xiàn)少量黑色物質(zhì)，可能的原因?yàn)閴A式碳酸銅受熱分解為氧化銅；
③若所得產(chǎn)品的產(chǎn)率（產(chǎn)率=$\frac{產(chǎn)品的實(shí)際質(zhì)量}{產(chǎn)品的理論質(zhì)量}$×100%）偏高，其可能的原因?yàn)?br />a．反應(yīng)物為完全沉淀，無(wú)影響；
b．過(guò)濾時(shí)濾紙破損，產(chǎn)品的實(shí)際質(zhì)量減少，所得產(chǎn)品的產(chǎn)率降低；
c．Cu₂（OH）₂CO₃未洗滌干凈 產(chǎn)品的實(shí)際質(zhì)量增大，所得產(chǎn)品的產(chǎn)率偏高；
d．Cu₂（OH）₂CO₃為完全烘干，所得產(chǎn)品的產(chǎn)率偏高；
④“沉淀”時(shí)若有少量5Cu（OH）₂•2CuCO₃生成，則產(chǎn)品中銅元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大；
（3）反應(yīng)前后銅元素的質(zhì)量相等，
設(shè)該混合物中CuO的質(zhì)量為x，則Cu₂O的質(zhì)量=15.2g-x
32g×$\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{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O；溫度易控，受熱均勻；增大氣體與溶液的接觸面積，使反應(yīng)充分進(jìn)行；
②排除其他氣體的干擾；
③2H₂O₂$\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(diǎn)評(píng) 根據(jù)生產(chǎn)流程圖，正確理解每個(gè)過(guò)程在生產(chǎn)中的作用，從而達(dá)到全面掌握生產(chǎn)過(guò)程的目的，為解答問(wèn)題做足準(zhǔn)備．