Question

3．在實(shí)驗(yàn)室中某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)關(guān)于硫酸銅的制取和應(yīng)用，設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)：
（1）銅與濃硫酸反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示．
①裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
②上圖裝置中導(dǎo)管B的作用你認(rèn)為可能是（寫出一種）平衡試管內(nèi)外的壓強(qiáng)、若C的導(dǎo)管堵塞時(shí)防止裝置爆炸、拆除裝置前從B管口向A鼓氣使二氧化硫被全部吸收．
（2）為符合綠色化學(xué)的要求，某同學(xué)進(jìn)行如下設(shè)計(jì)：將銅粉在坩堝（填儀器名稱）中反復(fù)灼燒，使銅與 空氣充分反應(yīng)生成氧化銅，再將氧化銅與稀硫酸反應(yīng)，反應(yīng)后溶液經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥，即可得到產(chǎn)品CuSO₄•5H₂O晶體，干燥需要控制溫度小于100℃，若溫度過高，則會(huì)導(dǎo)致CuSO₄•5H₂O失去部分結(jié)晶水．
（3）將空氣或氧氣直接通入到銅粉與稀硫酸的混合物中，發(fā)現(xiàn)在常溫下幾乎不反應(yīng)．向反應(yīng)液中加少量：FeSO₄作催化劑，即發(fā)生反應(yīng)，生成硫酸銅．其反應(yīng)過程的第2步是：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，請(qǐng)寫出其第l步反應(yīng)的離子方程式4Fe²⁺+O₂+4H⁺═4Fe³⁺+2H₂O．
（4）制取的CuSO₄溶液和“另一物質(zhì)”在40-50℃混合時(shí)生成了一種難溶物質(zhì)氫化亞銅（CuH）．將CuH溶解在稀鹽酸中時(shí)生成了一種氣體，這種氣體是H₂，經(jīng)收集測(cè)定生成的該氣體為標(biāo)況下11.2L，則被還原的離子得電子的物質(zhì)的量是0.5mol（已知Cu⁺在酸性條件下發(fā)生反應(yīng)2Cu⁺=Cu²⁺+Cu）．

Answer 1

分析 （1）①銅與濃硫酸在加熱條件下生成硫酸銅、二氧化硫和水；
②根據(jù)裝置圖可知，導(dǎo)管B可以平衡試管內(nèi)外的壓強(qiáng)，同時(shí)若C的導(dǎo)管堵塞時(shí)防止裝置爆炸，另外拆除裝置前從B管口向A鼓氣使二氧化硫被全部吸收；
（2）高溫灼燒固體應(yīng)在坩堝中進(jìn)行，從硫酸銅溶液中得到硫酸銅晶體可以將硫酸銅溶液經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥，即可得到產(chǎn)品CuSO₄•5H₂O晶體，CuSO₄•5H₂O晶體中的結(jié)晶水容易失去，所以干燥需要控制溫度小于100℃；
（3）向反應(yīng)液中加少量FeSO₄作催化劑時(shí)，氧氣能將亞鐵離子氧化成鐵離子，鐵離子與銅反應(yīng)生成銅離子和亞鐵離子；
（4）CuH溶解在稀鹽酸中，CuH中的H^-失電子，鹽酸中H⁺得電子，據(jù)此分析計(jì)算即可；

解答 解：（1）①銅與濃硫酸在加熱條件下生成硫酸銅、二氧化硫和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
②根據(jù)裝置圖可知，導(dǎo)管B可以平衡試管內(nèi)外的壓強(qiáng)，同時(shí)若C的導(dǎo)管堵塞時(shí)防止裝置爆炸，另外拆除裝置前從B管口向A鼓氣使二氧化硫被全部吸收，
故答案為：平衡試管內(nèi)外的壓強(qiáng)、若C的導(dǎo)管堵塞時(shí)防止裝置爆炸、拆除裝置前從B管口向A鼓氣使二氧化硫被全部吸收；
（2）高溫灼燒固體應(yīng)在坩堝中進(jìn)行，從硫酸銅溶液中得到硫酸銅晶體可以將硫酸銅溶液經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥，即可得到產(chǎn)品CuSO₄•5H₂O晶體，CuSO₄•5H₂O晶體中的結(jié)晶水容易失去，所以干燥需要控制溫度小于100℃，
故答案為：坩堝；蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；CuSO₄•5H₂O失去部分結(jié)晶水；
（3）向反應(yīng)液中加少量FeSO₄作催化劑時(shí)，氧氣能將亞鐵離子氧化成鐵離子，鐵離子與銅反應(yīng)生成銅離子和亞鐵離子，其第l步反應(yīng)的離子方程式為4Fe²⁺+O₂+4H⁺═4Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：4Fe²⁺+O₂+4H⁺═4Fe³⁺+2H₂O；
（4）CuH溶解在稀鹽酸中，CuH中的H^-失電子，鹽酸中H⁺得電子，所以得到的氣體是H₂，在此反應(yīng)中CuH中Cu⁺在酸性條件下發(fā)生反應(yīng)2Cu⁺=Cu²⁺+Cu，H的化合價(jià)由-1價(jià)升高到0價(jià)，反應(yīng)的方程工業(yè)2CuH+2HCl=CuCl₂+Cu+2H₂↑，已知生成氣體的物質(zhì)的量為$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，故依據(jù)方程式得出轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.5mol，
故答案為：H₂；0.5mol．

點(diǎn)評(píng) 本題是信息給予題，篩選有用信息結(jié)合已學(xué)知識(shí)進(jìn)行整合處理，主要是銅及其化合物性質(zhì)的分析應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．