Question

某课外兴趣小组探究利用废铜屑制取CuSO₄溶液，设计了以下几种实验方案。完成下列填空：

(1)方案一：以铜和浓硫酸反应制备硫酸铜溶液。方案二：将废铜屑在空气中灼烧后再投入稀硫酸中。和方案一相比，方案二的优点是________________________；方案二的实验中，发现容器底部残留少量紫红色固体，再加入稀硫酸依然不溶解，该固体为________。

(2)方案三的实验流程如图所示。

溶解过程中有气体放出，该气体是________。随着反应的进行，生成气体速率加快，推测可能的原因是________________________________________________________________________________。

(3)设计实验证明你的推测：______________________________。

方案四的实验流程如图所示。

（4）为了得到较纯净的硫酸铜溶液，硫酸和硝酸的物质的量之比应为________；

（5）对方案四进行补充完善，设计一个既能防止污染，又能实现物料循环的实验方案(用流程图表示)__________________________________。

Answer

不产生污染空气的SO2气体，制取等量的CuSO4溶液，消耗的硫酸量少 Cu O2 反应产生的Cu2＋对H2O2分解有催化作用 取H2O2溶液，向其中滴加CuSO4溶液，观察产生气泡的速率是否加快 3∶2

【解析】

(1)第一个方案中放出的有毒气体二氧化硫会造成空气污染；第二个方案中铜和氧气加热生成氧化铜，氧化铜和硫酸反应产生硫酸铜和水，因此反应过程中没有污染物，且原料的利用率高。方案二的实验中，发现容器底部残留少量紫红色固体为铜，不溶于稀硫酸；(2)方案三中H2O2发生还原反应生成O2；随着反应的进行，生成气体速率加快，可能是反应产生的Cu2＋对H2O2分解有催化作用；（3）取H2O2溶液，向其中滴加CuSO4溶液，如果产生气泡的速率加快，则证明Cu2＋对H2O2分解有催化作用；(4)根据离子方程式：3Cu＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，反应消耗2 mol硝酸，生成3 mol硫酸铜，故为了得到较纯净的硫酸铜溶液，硫酸和硝酸的物质的量之比应为3∶2；（5）设计实验方案时，为防止NO污染空气，应通入空气氧化NO为NO2，用水吸收后，生成的HNO3再循环利用：。