Question

【題目】氧化亞銅（Cu2O）用途廣泛，實驗室以CuSO4為原料制備Cu2O步驟如下：

預熱：分別預熱CuSO4溶液和Na2SO3溶液。

反應：在玻璃反應器中混合上述兩種溶液，熱水浴，攪拌，同時控制反應液pH。

處理：自然冷卻后過濾，用蒸餾水洗滌4~5次，在80℃真空干燥箱中烘干，保存產品。

已知：Cu2O在潮濕空氣中會逐漸氧化成CuO。

（1）反應原理為2CuSO4+3Na2SO3Cu2O↓+3_+2SO2↑。實驗時，熱水浴加熱的優點是___。

（2）實驗中，反應溫度、反應液pH對產物中Cu2O％的影響分別如圖所示：

分析圖像可知：最佳反應溫度為____℃，該反應溫度的優點有①____、②____。最佳反應液pH為_，若pH過低，產物中會有Cu雜質，則產物中Cu元素的質量分數將__（填“偏大”或“偏小”或“不變”）。

（3）產品洗凈的標準是：取最后一次洗滌液，加入____（填試劑名稱）溶液，若無白色沉淀產生，則說明已經洗凈。

（4）產品烘干及保存要避免和潮濕空氣接觸，原因是____（填化學方程式）。

（5）工業上用CuSO4·5H2O制備Cu2O，若得到14.40噸Cu2O和一定質量的CuO（假設生產過程中Cu元素無損失），其中Cu2O和CuO的質量比為12:1，計算需要CuSO4·5H2O多少噸？寫出計算過程，精確到小數點后兩位）____

Answer 1

【答案】Na2SO4 受熱均勻，容易控制溫度 100 產物中氧化亞銅的含量最大 反應速度快 5.0 偏大 氯化鋇 2Cu2O+O2=4CuO 53.75噸。

【解析】

（1）反應前銅、硫、鈉、氧原子個數依次為2、5、6、17；反應后銅、硫、鈉、氧原子個數依次為2、2、0、5；反應原理為2CuSO4+3Na2SO3Cu2O↓+3 Na2SO4+2SO2↑。實驗時，熱水浴加熱的優點是：受熱均勻，容易控制溫度。

（2）

分析圖像可知：最佳反應溫度為100℃，該反應溫度的優點有①產物中氧化亞銅的含量最大、②反應速度快。pH為5.0時，產物中氧化亞銅的含量最大，最佳反應液pH為5.0，若pH過低，產物中會有Cu雜質，銅是單質，只含有銅元素，則產物中Cu元素的質量分數將偏大。

（3）氯化鋇和硫酸鈉反應生成硫酸鋇和氯化鈉。產品洗凈的標準是：取最后一次洗滌液，加入氯化鋇溶液，若無白色沉淀產生，則說明沒有硫酸鈉，已經洗凈。

（4）產品烘干及保存要避免和潮濕空氣接觸，原因是氧化亞銅和氧氣反應生成氧化銅，化學方程式為2Cu2O+O2=4CuO。

（5）

設氧化銅的質量為x，

14.40噸：x=12:1，x=1.2噸，

，

12.8噸+0.96噸=13.76噸

CuSO4·5H2O中銅元素的質量分數為

13.76噸÷25.6%=53.75噸。