Question

三星堆遺址考古的重大發(fā)現(xiàn)，揭開了川西平原早期蜀國的面紗，將蜀國的歷史推前了兩千多年，填補(bǔ)了中國考古學(xué)、青銅文化、青銅藝術(shù)史上的諸多空白．而硫酸銅是濕法冶金應(yīng)用極早的一種化工原料．銅不能與稀硫酸直接反應(yīng)，本實(shí)驗(yàn)中將適量濃硝酸分多次加入到銅粉與稀硫酸的混合物中，加熱使之反應(yīng)完全，通過蒸發(fā)、結(jié)晶得到硫酸銅晶體（裝置如圖1、2所示）

（1）圖1燒瓶中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

Cu+4H⁺+2NO₃^-═Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O或3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O

；
（2）圖2是圖1的改進(jìn)裝置，其優(yōu)點(diǎn)有

防止倒吸；NO、NO₂有毒氣體能被完全吸收

；
（3）為符合綠色化學(xué)的要求，某研究性學(xué)習(xí)小組進(jìn)行如下設(shè)計：
第一組：以空氣為氧化劑法
方案1：以空氣為氧化劑．將銅粉在①坩堝中反復(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)．
方案2：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FeSO₄或Fe₂（SO₄）₃，即發(fā)生反應(yīng)．反應(yīng)完全后向其中加物質(zhì)甲調(diào)節(jié)pH到3～4，產(chǎn)生Fe（OH）₃沉淀，過濾、蒸發(fā)、結(jié)晶，濾渣作催化劑循環(huán)使用．[已知Fe（OH）₃和Cu（OH）₂完全沉淀時的pH分別為：3.7、6.4．]請回答下列問題：
①方案2中甲物質(zhì)是

b

（填字母序號）．  a．CaO   b．CuCO₃    c．CaCO₃
第二組：過氧化氫為氧化劑法
將3.2g銅絲放到45mL 1.5mol?L^-1的稀硫酸中，控溫在50℃．加入18mL 10%的H₂O₂，反應(yīng)0.5h后，升溫到60℃，持續(xù)反應(yīng)1h后，過濾、蒸發(fā)結(jié)晶、減壓抽濾等，用少量95%的酒精淋洗后晾干，得到CuSO₄?5H₂O的質(zhì)量為10.6g． 
 請回答下列問題：
②加熱時溫度不宜過高的原因是

防止雙氧水分解

，根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)計算出制取CuSO₄?5H₂O的產(chǎn)率（實(shí)際產(chǎn)量與理論產(chǎn)量的百分比）=

84.8%

．

Answer 1

分析：（1）銅和濃硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、二氧化氮和水，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃硝酸變成稀硝酸，稀硝酸和銅反應(yīng)生成硝酸銅和一氧化氮、水．
（2）根據(jù)一氧化氮的性質(zhì)及尾氣處理裝置分析；
（3）①根據(jù)除雜原則：除掉雜質(zhì)且不引進(jìn)新的雜質(zhì)判斷；
②根據(jù)雙氧水加熱易分解的性質(zhì)分析；

解答：解：（1）將適量濃硝酸分多次加入到銅粉與稀硫酸的混合物中，銅粉與稀硫酸不反應(yīng)，銅與濃硝酸反應(yīng)，Cu+4H⁺+2NO₃^-═Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃硝酸變成稀硝酸，稀硝酸和銅反應(yīng)生成硝酸銅和一氧化氮、水，3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，
故答案為：Cu+4H⁺+2NO₃^-═Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O或3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（2）改進(jìn)前，二氧化氮和水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮，一氧化氮有毒且和水不反應(yīng)，所以NO、NO₂有毒氣體不能被完全吸收，且二氧化氮和氫氧化鈉反應(yīng)后，導(dǎo)管內(nèi)壓強(qiáng)減小，易產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象；改進(jìn)后，通入氧氣，氧氣、一氧化氮、二氧化氮、水反應(yīng)完全生成硝酸被氫氧化鈉吸收；且中間儲氣瓶有緩沖作用，防止倒吸．
故答案為：可防止倒吸；NO、NO₂有毒氣體能被完全吸收；
（3）①除雜的原則，保證不引入雜質(zhì)，加入氧化鈣或碳酸鈣都能引進(jìn)新的雜質(zhì)，故ac錯誤，故答案為：b；
 ②過氧化氫不穩(wěn)定，溫度過高易分解生成水和氧氣；設(shè)3.2g銅生成五水硫酸銅的質(zhì)量為xg，根據(jù)銅原子守恒得銅和五水硫酸銅的關(guān)系式為：
Cu→CuSO₄?5H₂O 
64g     250g
3.2g     xg
所以x=12.5
理論上生成CuSO₄?5H₂O 12.5克，故產(chǎn)率為

10.6g

12.5g

×100%=84.8%，
故答案為：防止雙氧水分解；84.8%．

點(diǎn)評：本題考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)，意在考查對化學(xué)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)設(shè)計和實(shí)驗(yàn)結(jié)論的運(yùn)用能力．實(shí)驗(yàn)是高考中的重點(diǎn)內(nèi)容，題型以選擇題和填空題為主，考查的內(nèi)容常以典型的實(shí)驗(yàn)基本操作及正誤判斷等為主．