Question

某化學(xué)興趣小組提出可以用含銅廢料制備藍(lán)色膽礬（CuSO₄?XH₂O）．
查閱資料：
Ⅰ過氧化氫在常溫下會(huì)緩慢分解為氧氣和水．對(duì)其水溶液加熱、光照或加催化劑（如MnO₂ ）都會(huì)促進(jìn)其分解．
ⅡCuSO₄?XH₂O易溶于水難溶于酒精，加熱時(shí)會(huì)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(xué)根據(jù)已學(xué)知識(shí)，提出了下圖制備硫酸銅方案：

方案2：方舟同學(xué)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(lán)色溶液的化學(xué)反應(yīng)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(duì)兩套方案的不同部分進(jìn)行比較，你認(rèn)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(hào)）．
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(huì)析出硫酸銅晶體，這是因?yàn)?div id="pdxzzrh" class='quizPutTag' contenteditable='true'> 

．
（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(cè)定
學(xué)習(xí)小組取12.5g硫酸銅晶體（CuSO₄?xH₂O）進(jìn)行加熱分解，獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，并繪制成下圖固體質(zhì)量一溫度的關(guān)系圖．

（7）258℃時(shí)，固體完全變成白色粉末．根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，計(jì)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(qǐng)寫出45℃到110℃時(shí)反應(yīng)方程式

 

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

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：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(xué)性質(zhì),鹽的化學(xué)性質(zhì),書寫化學(xué)方程式、文字表達(dá)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(yīng)速率，同時(shí)使反應(yīng)進(jìn)行更徹底以及氧化銅和硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和水進(jìn)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(jìn)行解答；
（3）根據(jù)兩個(gè)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(jìn)行解答；
（5）根據(jù)有晶體析出，說明該溶液是飽和溶液進(jìn)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(jìn)行解答；
（7）根據(jù)由圖示數(shù)據(jù)和“到t₁℃時(shí)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(jì)算出硫酸銅晶體中結(jié)晶水的個(gè)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(shí)是三水硫酸銅受熱分解生成一水硫酸銅和水進(jìn)行解答；
（9）根據(jù)580℃以上時(shí)，硫酸銅粉末就會(huì)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(jìn)行解答．

解答：解：（1）方案1中加熱攪拌的作用是加快反應(yīng)速率，同時(shí)使反應(yīng)進(jìn)行更徹底；銅灼燒后變成氧化銅，氧化銅與硫酸反應(yīng)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(yīng)該控制在50℃到60℃之間，防止H₂O₂受熱分解；
（3）從環(huán)保角度對(duì)兩套方案的不同部分進(jìn)行比較，甲方案第一步灼燒會(huì)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(huì)析出硫酸銅晶體，這是因?yàn)榱蛩徙~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(shí)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(shí)是三水硫酸銅受熱分解生成一水硫酸銅和水，反應(yīng)方程式為：CuSO₄?3H₂O

△   .

CuSO₄?H₂O+2H₂O↑；
（9）580℃以上時(shí)，硫酸銅粉末就會(huì)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(yīng)方程式為：2CuSO₄

△   .

2CuO+2SO₂↑+O₂↑．
故答案為：（1）加快反應(yīng)速率，同時(shí)使反應(yīng)進(jìn)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(diǎn)評(píng)：該題為硫酸銅的知識(shí)為線索，考查了多方面的知識(shí)，綜合性很強(qiáng)，難度較大．