硫酸铜是生产、生活中常见的物质,下面是某学习小组展开的探究实录:Ⅰ、硫酸铜的制备(1)某学习小组同学利用铜屑、稀硫酸为原料制备硫酸铜.其原理是在高温条件下将铜粉反复灼

发布时间:2020-07-31 20:18:36

硫酸铜是生产、生活中常见的物质,下面是某学习小组展开的探究实录:
Ⅰ、硫酸铜的制备
(1)某学习小组同学利用铜屑、稀硫酸为原料制备硫酸铜.其原理是在高温条件下将铜粉反复灼烧,使铜充分氧化成氧化铜,再将氧化铜与稀硫酸反应制备硫酸铜,请写出相应的化学方程式________、________;
(2)通过查阅资料,同学们找到了一种工业制备硫酸铜晶体(CuSO4?xH2O)的流程,具体如下:将铜丝放到稀硫酸中,控温在50℃.加入10%的H2O2,反应0.5h后,升温到60℃,持续反应1h后,过滤、蒸发、降温结晶等,用少量95%的酒精淋洗后晾干,得CuSO4?5H2O.
①写出该工艺流程生成CuSO4的化学方程式________;
②在上述生产过程中,控制温度在50℃和60℃加热的原因为________,
③上述生产流程的优点有________(写出一种即可);
④在过滤时,采用了右图所示的装置,你认为这样做的优点是________;
Ⅱ、硫酸铜的应用及相关实验
(1)波尔多液是用硫酸铜和石灰乳配成的一种天蓝色、粘稠的悬浊液,其有效成分是Cu4(OH)6SO4,其中铜元素的化合价为________,该化学式可以写成盐和碱的形式________,其杀菌机理可看作是Cu2+使病原菌失去活性,这说明病原菌的主体是________(填一种有机物名称).
(2)为验证Al的化学性质比铜活泼,小怡做了以下实验,现象如下表:
Al片(未打磨)Al片(打磨)CuSO4溶液
(5%,5mL)无变化,数小时后铝片上附有极少气泡,几乎无红色物质极少气泡,附着极少红色物质,持续较长时间CuSO4溶液
(10%,5mL)无变化,数小时后铝片附有稍多气泡,仅有极少红色斑点稍多气泡,附着极少(多于5%)红色物质,持续较长时间CuCl2溶液
(5%,5mL)多量气泡,迅速出现红色物质,很快溶液变成无色,且温度升高更多量气泡,迅速出现红色物质,很快溶液变成无色,且温度升高认真分析上表,回答下列问题:
①铝和铜盐溶液反应速率与________、________和________有关,同时说明铜盐溶液中的Cl-能________(填“加快”或“抑制”)反应速率,若实验室没有CuCl2溶液,则可以在CuSO4溶液中加入少许________(填物质名称),以使实验现象更为明显;
②该反应过程要________(填“吸热”或“放热”).经检验,产生的气体是一种能燃烧的单质,该气体是________(填化学式);
Ⅲ、硫酸铜晶体(CuSO4?xH2O)中结晶水(xH2O)含量的测定
在老师的指导下,学习小组取12.5g硫酸铜晶体(CuSO4?xH2O)进行热分解,获得相关数据,并绘制成固体质量-温度的关系如下图.

(1)在加热过程中,随着水分的蒸发,固体颜色将由蓝色逐渐变为________色,最终变为黑色;
(2)写出固体质量由10.7g变为8.9g时的化学方程式________;
(3)650℃以上时,硫酸铜固体就会发生分解,生成黑色金属氧化物、二氧化硫及氧气,此反应的化学方程式为________;
(4)根据图中数据,计算CuSO4?xH2O中的CuSO4的质量分数.(要求:根据x的值进行计算,CuSO4的相对分子质量:160,H2O的相对分子质量:18)

网友回答

解:Ⅰ(1)铜和氧气反应生成氧化铜,氧化铜和硫酸反应生成硫酸铜和水,化学方程式分别为2Cu+O2 2CuO、CuO+H2SO4=CuSO4+H2O;
(2)①铜和过氧化氢以及硫酸反应生成硫酸铜和水,化学方程式为Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O;
②H2O2受热易分解,温度应该控制在50℃到60℃之间;
③从环保角度对两套方案的不同部分进行比较,方案一第一步灼烧会产生污染空气的气体,粉尘,烟雾,由此可知方案2更合理;
④在过滤时,采用了右图所示的装置,你认为这样做的优点是加快过滤的速度;
Ⅱ(1)由化合物中各元素的代数和为0以及氢氧根的化合价为-1价,硫酸根的化合价为-2价可知Cu4(OH)6SO4,其中铜元素的化合价为+2价;该化学式可以写成盐和碱的形式:CuSO4?3Cu(OH)2;重金属盐能使蛋白质变性,所以杀菌机理可看作是Cu2+使病原菌失去活性,这说明病原菌的主体是蛋白质;
(2)①铝和铜盐溶液反应速率与铝片是否打磨、硫酸铜溶液的浓度以及不同的铜盐有关;同时说明铜盐溶液中的Cl-能加快反应速率,若实验室没有CuCl2溶液,则可以在CuSO4溶液中加入少许盐酸;
②该反应过程要放热;经检验,产生的气体是一种能燃烧的单质,该气体是氢气,化学式为H2;
Ⅲ(1)硫酸铜晶体(CuSO4?xH2O)是蓝色的,失去结晶水后变为白色;
(2)硫酸铜晶体(CuSO4?xH2O)是蓝色的,失去结晶水后生成硫酸铜和水,化学方程式CuSO4?xH2O CuSO4+xH2O↑;
(3)650℃以上时,硫酸铜固体就会发生分解,生成黑色金属氧化物、二氧化硫及氧气,此反应的化学方程式为2CuSO42CuO+2SO2↑+O2↑;
(4)由图示数据和“到650℃时该固体完全失去结晶水”可知,结晶水的质量为:12.5g-8g=4.5g
CuSO4?xH2O CuSO4+xH2O↑.
160+18x?????????????? 18x
12.5g??????????????? ?4.5g

x=5
CuSO4?5H2O中的CuSO4的质量分数=×100%=64%
答:CuSO4?xH2O中的CuSO4的质量分数为64%.
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