Question

（14分）利用废铁丝、硫酸铜废液（含硫酸亚铁）和被有机物污染的废铜粉制备硫酸铜晶体。生产过程如下：

试回答下列问题：

（1）铁丝在投入硫酸铜废液前需用稀H₂SO₄进行处理，可能发生反应的离子方程式有              。

（2）为了使灼烧后的氧化铜混合物充分酸溶，在加入稀H₂SO₄的同时，还通入O₂。通入O₂的目的是（用化学反应方程式表示）                  。

在实验室中，常将适量浓硝酸分多次加入到铜粉与稀硫酸的混合物中，加热使之反应完全，通过蒸发、结晶得到硫酸铜晶体（装置如图所示）。

（3）写出烧瓶中发生反应的离子方程式为                                

（4）广口瓶的作用是                 

（5）为符合绿色化学的要求，某研究性学习小组进行如下

设计：将3.2 g铜丝放到45 mL 1.5 mol·L^－1的稀硫酸中，控温在50 ℃。加入18 mL 10%的H₂O₂，反应0.5h后，升温到60 ℃，持续反应1 h后，过滤、蒸发浓缩、减压抽滤等，用少量95%的酒精淋洗后晾干，得CuSO₄·5H₂O 10.5 g。请回答：

①加热时温度不宜过高的原因是                            ；

②本实验CuSO₄·5H₂O的产率为               。

Answer

⑴ Fe2O3＋6H＋＝2Fe3＋＋3H2O，2Fe3＋＋Fe＝3Fe2＋，Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2↑；

⑵ 2Cu＋O2＋2H2SO4＝2CuSO4＋2H2O 或2Cu＋O2＝2CuO，CuO＋H2SO4＝CuSO4＋H2O ；

⑶ 3Cu＋8H＋＋3NO3－ ＝3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O ；

⑷ 安全瓶 ；⑸ ①防止双氧水分解 ；②84％ 。

【解析】

试题分析：（1）铁丝表面有铁锈。投入稀H2SO4中发生反应的两种方程式为：Fe2O3＋6H＋＝2Fe3＋＋3H2O；2Fe3＋＋Fe＝3Fe2＋；Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2↑；（2）为了使灼烧后的氧化铜混合物充分酸溶，在加入稀H2SO4的同时，还通入O2。通入O2的目的是使Cu变为氧化铜，与酸反应得到CuSO4.反应的方程式为：2Cu＋O2＋2H2SO4＝2CuSO4＋2H2O 或2Cu＋O2＝2CuO，CuO＋H2SO4＝CuSO4＋H2O ；（3）在烧瓶中Cu与稀硝酸发生反应的离子方程式为：3Cu＋8H＋＋3NO3－ ＝3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O ；（4）广口瓶的作用是安全瓶，防止倒吸现象的发生；（5）①加热时温度不宜过高是由于在反应的过程中使用了H2O2，而H2O2受热容易分解，使用温度不宜过高。②n(Cu)= 3.2 g÷64g/mol=0.05mol,n(H2SO4)= 0.045 L×1.5 mol/L= 0.0675 mol硫酸过量，所以产生的CuSO4按照Cu来计算，理论产量：0.05mol×250g/mol=12.5g。因此CuSO4·5H2O的产率为(10.5 g÷12.5g)×100％=84％。

考点：考查物质的制取方法、化学方程式、离子方程式的书写、反应条件的选择及物质的产率的计算。