Question

某化學(xué)研究小組擬采用銅粉在酸溶液中直接通入空氣氧化制備硫酸銅晶體．
Ⅰ制備硫酸銅溶液
稱取一定質(zhì)量的銅粉放入燒杯中，加入6mol?L^-1硫酸，加熱并通入空氣，實(shí)驗(yàn)裝置見(jiàn)圖1，待銅粉完全溶解后即可得硫酸銅溶液．
（1）上述制備過(guò)程中所涉及反應(yīng)的離子方程式為

 

．
（2）小組經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，在反應(yīng)時(shí)間相同的情況下，溫度應(yīng)控制在70℃～90℃為最佳．若溫度低于70℃，會(huì)導(dǎo)致銅的反應(yīng)量較少，原因可能是

 

；若溫度高于90℃，銅的反應(yīng)量并沒(méi)有明顯地提高，主要原因可能是

 

．
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)通入空氣的速度不宜過(guò)慢，應(yīng)能使銅粉較均勻地懸浮在溶液中，其目的是

 

．
Ⅱ獲得硫酸銅晶體
（4）硫酸銅溶液中獲得硫酸銅晶體的實(shí)驗(yàn)步驟依次為：
①蒸發(fā)濃縮、②

 

、③過(guò)濾、④

 

、⑤干燥．
（5）在（4）的步驟中，加入了適量乙醇，其優(yōu)點(diǎn)有：
①降低CuSO₄的溶解度，有利于CuSO₄晶體析出．
②

 

．在蒸發(fā)濃縮的初始階段還采用了圖2所示的裝置，其目的是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：Ⅰ．銅和稀硫酸不反應(yīng)，在加熱條件下通入氧氣，可反應(yīng)生成硫酸銅和水，結(jié)合影響反應(yīng)速率的因素解答該題；
Ⅱ．從溶液中獲取晶體，可經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥等步驟，為減少硫酸銅的溶解，可用加入少量乙醇，并用蒸餾的方法分離乙醇．

解答： 解：Ⅰ．（1）加熱條件下通入氧氣，可反應(yīng)生成硫酸銅和水，反應(yīng)的離子方程式為2Cu+O₂+4H⁺=2Cu²⁺+2H₂O，
故答案為：2Cu+O₂+4H⁺=2Cu²⁺+2H₂O；
（2）若溫度低于70℃，反應(yīng)溫度越低，速率越小，而溫度過(guò)高，氣體的溶解度減小，生成硫酸銅也較少，
故答案為：溫度低，反應(yīng)速率��；溫度過(guò)高，空氣在溶液中溶解度降低；
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)通入空氣的速度不宜過(guò)慢，應(yīng)能使銅粉較均勻地懸浮在溶液中，可增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率，
故答案為：增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率；
Ⅱ．（4）從溶液中獲取晶體，可經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥等步驟，
故答案為：冷卻結(jié)晶；洗滌；
（5）加入了適量乙醇，混合物沸點(diǎn)低，可降低能耗，在蒸發(fā)濃縮的初始階段還采用了蒸餾的方法，可起到回收乙醇的作用，
故答案為：降低能耗；回收乙醇．

點(diǎn)評(píng)：本題考查物質(zhì)的制備，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，注意把握物質(zhì)的性質(zhì)以及實(shí)驗(yàn)的原理和操作，難度不大．