Question

【題目】某課外興趣小組探究利用廢銅屑制取CuSO4溶液，設計了以下幾種實驗方案。完成下列填空：

(1)方案一：以銅和濃硫酸反應制備硫酸銅溶液。方案二：將廢銅屑在空氣中灼燒后再投入稀硫酸中。和方案一相比，方案二的優點是________________________；方案二的實驗中，發現容器底部殘留少量紫紅色固體，再加入稀硫酸依然不溶解，該固體為________。

(2)方案三的實驗流程如圖所示。

溶解過程中有氣體放出，該氣體是________。隨著反應的進行，生成氣體速率加快，推測可能的原因是________________________________________________________________________________。

(3)設計實驗證明你的推測：______________________________。

方案四的實驗流程如圖所示。

（4）為了得到較純凈的硫酸銅溶液，硫酸和硝酸的物質的量之比應為________；

（5）對方案四進行補充完善，設計一個既能防止污染，又能實現物料循環的實驗方案(用流程圖表示)__________________________________。

Answer 1

【答案】不產生污染空氣的SO2氣體，制取等量的CuSO4溶液，消耗的硫酸量少 Cu O2 反應產生的Cu2＋對H2O2分解有催化作用　 取H2O2溶液，向其中滴加CuSO4溶液，觀察產生氣泡的速率是否加快 3∶2

【解析】

(1)第一個方案中放出的有毒氣體二氧化硫會造成空氣污染；第二個方案中銅和氧氣加熱生成氧化銅，氧化銅和硫酸反應產生硫酸銅和水，因此反應過程中沒有污染物，且原料的利用率高。方案二的實驗中，發現容器底部殘留少量紫紅色固體為銅，不溶于稀硫酸；(2)方案三中H2O2發生還原反應生成O2；隨著反應的進行，生成氣體速率加快，可能是反應產生的Cu2＋對H2O2分解有催化作用；（3）取H2O2溶液，向其中滴加CuSO4溶液，如果產生氣泡的速率加快，則證明Cu2＋對H2O2分解有催化作用；(4)根據離子方程式：3Cu＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，反應消耗2 mol硝酸，生成3 mol硫酸銅，故為了得到較純凈的硫酸銅溶液，硫酸和硝酸的物質的量之比應為3∶2；（5）設計實驗方案時，為防止NO污染空氣，應通入空氣氧化NO為NO2，用水吸收后，生成的HNO3再循環利用：。