初中化学硫酸铜制备方案研究专题辅导VIP专享VIP免费

硫酸铜制备方案研究【例题】在中学化学实验中，通常用无水硫酸铜来检验少量水的存在。由于无水硫酸铜的吸湿性很强，故需要现制现用。方法甲：取2药匙硫酸铜晶体置于中研碎后放入坩埚，将坩埚放在上用小火慢慢加热并用玻璃棒不停地搅拌，最后将坩埚移入中进行冷却（请选用合适的仪器填空：表面皿、研钵、烧杯、通风橱、试管夹、干燥器、泥三角）。小火慢慢加热并用玻璃棒不停搅拌的目的是。方法乙：取2药匙研碎的硫酸铜晶体置于小烧杯中，加入20mL浓硫酸（质量分数不低于98%），并用玻璃棒搅拌，静置5min后倾倒去浓硫酸，用无水乙醇洗涤数次，倒在滤纸上晾干。回答下列问题。（1）方法甲中，加热温度稍高时会出现变黑现象，原因是（用化学方程式表示）。（2）方法乙中，浓硫酸的作用是；为了不浪费药品，对无水乙醇洗涤液进行再生的方法是，所用的主要玻璃仪器有烧瓶、接液管、锥形瓶、等。（3）用制得的无水硫酸铜检验某双氧水中是否含有水时，除发现固体变蓝外，还发现该双氧水中有气泡产生，对此你有何猜想？。（4）目前工业上正积极探索用浓硝酸作氧化剂，用Cu与浓硫酸、浓硝酸反应，采取间歇加热，逐渐加入浓硫酸的方法来制备CuSO4·5H2O的新工艺。模拟制备装置如下图所示。①该装置中，分液漏斗内盛的液体是，反应结束时，获取CuSO4·5H2O的操作过程是先趁热将三颈瓶中的液体倒入烧杯中，析出CuSO4·5H2O晶体，过滤，晾干。②工业上用石灰乳吸收尾气，除了防止环境污染外，还能得到有经济实用价值的副产品——亚硝酸钙。尾气吸收生成亚硝酸钙的化学方程式是。【解析】方法甲是通过加热CuSO4·5H2O晶体，使晶体失水而得到无水硫酸铜。首先应将CuSO4·5H2O晶体在研钵中研碎，使之成为细小的颗粒或粉末，增大其受热面积，加快失水速度，然后将研碎的CuSO4·5H2O晶体放入坩埚中，将坩埚放在泥三角上加热。如果在加热过程中升温过快或不用玻璃棒搅拌，会导致CuSO4·5H2O晶体受热不均，出现飞溅现象，且晶体的失水效率降低。由于加热失水后的CuSO4易吸收空气中的水蒸气，故应将加热后的坩埚放在干燥器中进行冷却。（1）在方法甲中，加热温度过高时，由于CuSO4·5H2O发生分解反应生成黑色的CuO，导致产品变黑。（2）方法乙是利用浓硫酸的吸水性，吸取CuSO4·5H2O晶体中的水，再用无水乙醇洗掉CuSO4吸附的少量浓硫酸，从而得到无水硫酸铜。再生无水乙醇可通过加入CaO（生石灰）进行蒸馏的方法实现。根据蒸馏装置即可确定所需的玻璃仪器。（3）气泡的产生是由H2O2在Cu2+的催化作用下发生分解反应生成O2所致。（4）本实验首先是Cu与浓硝酸在三颈瓶内发生反应生成Cu(NO3)2，然后用分液漏斗逐渐加入浓硫酸，Cu(NO3)2与浓硫酸在加热条件下发生复分解反应而得到CuSO4溶液，CuSO4溶液冷却结晶即可析出CuSO4·5H2O晶体。Cu与浓硝酸反应过程中，由于HNO3的浓度逐渐降低，得到的气体为NO和NO2，且Cu(NO3)2与浓硫酸反应过程中，HNO3也会发生分解产生NO2，由于NO、NO2属于有毒的大气污染物，应对尾气进行处理。根据题意，尾气处理时反应物为NO、NO2、Ca(OH)2，生成物为Ca(NO2)2和H2O，据此可写出相应反应的化学方程式。【答案】研钵泥三角干燥器防止溶液受热不均，出现飞溅现象，同时增强CuSO4·5H2O晶体的失水效率（1）（2）吸水剂加CaO后蒸馏（或蒸馏）冷凝管（3）铜离子对双氧水的分解有催化作用（4）①浓硫酸冷却②NO2+NO+Ca(OH)2=Ca(NO2)2+H2O【点评】本题对同学们熟悉的化学知识进行重组创新，将实验探究内容融合在其中，从原理分析、化学实验基本操作、实验设计等全方位考查同学们驾驭知识的能力。为此同学们在平时的实验学习中要精益求精，关注课本实验，理解实验的要求和目的，这对提升同学们的实验能力具有极大的益处。