Question

某化學興趣小組提出可以用含銅廢料制備藍色膽礬（CuSO₄?XH₂O）．
查閱資料：
Ⅰ過氧化氫在常溫下會緩慢分解為氧氣和水．對其水溶液加熱、光照或加催化劑（如MnO₂ ）都會促進其分解．
ⅡCuSO₄?XH₂O易溶于水難溶于酒精，加熱時會逐步失去結(jié)晶水，最終生成CuSO₄．
Ⅲ白色粉末CuSO₄易與水化合生成CuSO₄?XH₂O
I、硫酸銅晶體的制備
方案1：毛毛同學根據(jù)已學知識，提出了下圖制備硫酸銅方案：

方案2：方舟同學查閱資料歸納了一種工業(yè)制備硫酸銅的流程如下：

（1）上述方案1中加熱攪拌的作用是

 

，形成藍色溶液的化學反應方程式是：

 

．
（2）方案2中，加入H₂O₂后要求溫度控制在50℃到60℃是為了防止

 

．
（3）從環(huán)保角度對兩套方案的不同部分進行比較，你認為方案

 

（填1或2）更合理．理由是：

 

．
（4）方案中“一系列操作”依次為：過濾、

 

、冷卻結(jié)晶、

 

（填序號）．
A．蒸發(fā)濃縮     B．加水稀釋    C．加水溶解    D．過濾
（5）溶液M、N都是CuSO₄的

 

（選填“飽和”、“不飽和”或“不一定飽和”）溶液，向其中加入無水CuSO₄，均會析出硫酸銅晶體，這是因為

 

．
（6）所得硫酸銅晶體需要洗滌后晾干，最合適的洗滌試劑是

 

．
A．冷蒸餾水     B.95%的酒精      C．熱蒸餾水
II、硫酸銅晶體（CuSO₄?xH₂O）中結(jié)晶水（xH₂O）含量的測定
學習小組取12.5g硫酸銅晶體（CuSO₄?xH₂O）進行加熱分解，獲得相關數(shù)據(jù)，并繪制成下圖固體質(zhì)量一溫度的關系圖．

（7）258℃時，固體完全變成白色粉末．根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，計算CuSO₄?xH₂O中x的值為

 

．
（8）加熱過程中，硫酸銅晶體分步失去結(jié)晶水．請寫出45℃到110℃時反應方程式

 

（9）580℃以上時，硫酸銅粉末就會發(fā)生分解，生成黑色金屬氧化物、二氧化硫及氧氣，此反應的化學方程式為

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化和制備,混合物的分離方法,金屬的化學性質(zhì),鹽的化學性質(zhì),書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式

專題：物質(zhì)的制備

分析：（1）根據(jù)方案1中加熱攪拌的作用是加快反應速率，同時使反應進行更徹底以及氧化銅和硫酸反應生成硫酸銅和水進行解答；
（2）根據(jù)方案2中，加入H₂O₂后要求溫度控制在50℃到60℃是為了防止H₂O₂受熱分解進行解答；
（3）根據(jù)兩個方案的比較，看是否有污染或考慮產(chǎn)量問題；
（4）根據(jù)得到硫酸銅晶體需要的步驟進行解答；
（5）根據(jù)有晶體析出，說明該溶液是飽和溶液進行解答；
（6）根據(jù)用水洗滌可以溶解硫酸銅晶體，使硫酸銅晶體有損失進行解答；
（7）根據(jù)由圖示數(shù)據(jù)和“到t₁℃時該固體完全失去結(jié)晶水”可知，結(jié)晶水的質(zhì)量為：12.50g-8.0g=4.5g，根據(jù)結(jié)晶水的質(zhì)量計算出硫酸銅晶體中結(jié)晶水的個數(shù)；
（8）根據(jù)加熱過程中，硫酸銅晶體分步失去結(jié)晶水．所以45℃到110℃時是三水硫酸銅受熱分解生成一水硫酸銅和水進行解答；
（9）根據(jù)580℃以上時，硫酸銅粉末就會發(fā)生分解，生成黑色金屬氧化物氧化銅、二氧化硫及氧氣進行解答．

解答：解：（1）方案1中加熱攪拌的作用是加快反應速率，同時使反應進行更徹底；銅灼燒后變成氧化銅，氧化銅與硫酸反應生成硫酸銅和水，所以方程式是：CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O；
（2）H₂O₂受熱易分解，溫度應該控制在50℃到60℃之間，防止H₂O₂受熱分解；
（3）從環(huán)保角度對兩套方案的不同部分進行比較，甲方案第一步灼燒會產(chǎn)生污染空氣的氣體，粉塵，煙霧，由此可知方案2更合理；
（4）方案中“一系列操作”依次為：過濾、蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾得到硫酸銅晶體；
（5）有晶體析出，說明該溶液是飽和溶液，所以溶液M、N都是CuSO₄的飽和溶液，向其中加入無水CuSO₄，均會析出硫酸銅晶體，這是因為硫酸銅粉末與水化合后，飽和溶液中溶劑減少；
（6）用水洗滌可以溶解硫酸銅晶體，使硫酸銅晶體有損失，所以所得硫酸銅晶體需要洗滌后晾干，最合適的洗滌試劑是95%的酒精；
（7）由圖示數(shù)據(jù)和“到t₁℃時該固體完全失去結(jié)晶水”可知，結(jié)晶水的質(zhì)量為：12.50g-8.0g=4.5g
CuSO₄?xH₂O

△   .

CuSO₄+xH₂O↑．
160+18x               18x
12.50g                 4.5g

160+18x

12.50g

=

18x

4.5g

160+18x=50x
x=5；
（8）加熱過程中，硫酸銅晶體分步失去結(jié)晶水．所以45℃到110℃時是三水硫酸銅受熱分解生成一水硫酸銅和水，反應方程式為：CuSO₄?3H₂O

△   .

CuSO₄?H₂O+2H₂O↑；
（9）580℃以上時，硫酸銅粉末就會發(fā)生分解，生成黑色金屬氧化物氧化銅、二氧化硫及氧氣，反應方程式為：2CuSO₄

△   .

2CuO+2SO₂↑+O₂↑．
故答案為：（1）加快反應速率，同時使反應進行更徹底； CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O；
（2）H₂O₂受熱分解；
（3）2；避免灼燒廢料產(chǎn)生的污染；
（4）A；D；
（5）飽和；硫酸銅粉末與水化合后，飽和溶液中溶劑減少；
（6）B；
（7）5；
（8）CuSO₄?3H₂O

△   .

CuSO₄?H₂O+2H₂O↑；
（9）2CuSO₄

△   .

2CuO+2SO₂↑+O₂↑．

點評：該題為硫酸銅的知識為線索，考查了多方面的知識，綜合性很強，難度較大．