Question

4．銅及其化合物與生產、生活關系密切．
（1）用新制Cu（OH）₂與葡萄糖反應制備Cu₂O，該反應中葡萄糖是還原劑（填“氧化劑”或“還原劑”）
（2）用H₂O₂稀硫酸共同浸泡廢印刷電路板可制備CuSO₄若將該反應設計成原電池，正極的電極反應式為H₂O₂+2H⁺+2e^-=2H₂O
（3）用NH₄NO₃氧化海綿銅（含Cu和CuO）生產CuCl的部分流程如圖1：

①步驟I中，反應溫度不宜過高的原因是防止生成氮氧化物造成污染．
②步驟I中，0.5mol NH₄NO₃參加反應有4mol電子轉移，銅參與反應的離子方程式為4Cu+NO₃^-+10H⁺=4Cu²⁺+NH₄⁺+3H₂O．
③步驟II中，物質X可選用的物質是ad．（填序號）．
a．Cu   b．C1₂   c．H₂O₂   d．（NH₄）₂SO₃
④步驟II中物質X需要過量的原因，其一是加快反應速率，其二是防止CuCl被氧化．
⑤步驟II中當NH₄Cl加到一定的量時，生成CuCl會部分溶解生成CuCl₂，在一定溫度下建立兩個平衡：
CuCl（s）?Cu⁺（aq）+Cl^-（aq）   Ksp=1.4x10^-6
CuCl（s）+Cl^-（aq）?CuCl₂（aq）  K=0.35
分析[Cu⁺]、[CuCl₂^-]和Ksp、K的數學關系，在圖1中畫出[Cu⁺]、[CuCl₂^-]的關系曲線（要求至少標出坐標點）

Answer 1

分析 （1）葡萄糖與氫氧化銅濁液反應生成葡萄糖酸和Cu₂O，葡萄糖為還原劑，被氧化；
（2）用H₂O₂稀硫酸共同浸泡廢印刷電路板可制備CuSO₄，銅為負極，被氧化，為正極，H₂O₂被還原；
（3）海綿銅加入硫酸酸化的硝酸銨，由于酸性條件下硝酸根離子具有強氧化性，可氧化銅，加熱溫度不能太高，硝酸根離子可被還原生成氮氧化物，易導致環境污染，經步驟Ⅰ得到硫酸銨和硫酸銅溶液，經步驟Ⅱ可得到CuCl，反應中Cu元素被還原，則加入的X應具有還原性，可為銅或亞硫酸銨等還原性物質，注意盡量不要引入新雜質，經過濾可得到CuCl和硫酸銨溶液，以此解答該題．

解答 解：（1）葡萄糖中含有醛基，能夠被新制氫氧化銅氧化為羧基，化學方程式為：CH₂OH（CHOH）₄CHO+2Cu（OH）₂$\stackrel{△}{→}$CH₂OH（CHOH）₄COOH+Cu₂O↓+2H₂O，生成葡萄糖酸和Cu₂O，Cu元素化合價降低，被還原，為氫氧化銅為氧化劑，葡萄糖為還原劑，被氧化，
故答案為：還原劑；
（2）正極上是元素化合價降低，得到電子發生還原反應，將反應Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O設計成原電池，是過氧化氫得到電子發生還原反應，其正極電極反應式是：H₂O₂+2H⁺+2e^-=2H₂O，
故答案為：H₂O₂+2H⁺+2e^-=2H₂O；
（3）海綿銅加入硫酸酸化的硝酸銨，由于酸性條件下硝酸根離子具有強氧化性，可氧化銅，因硝酸銨易分解，則加熱溫度不能太高，經步驟Ⅰ得到硫酸銨和硫酸銅溶液，經步驟Ⅱ可得到CuCl，反應中Cu元素被還原，則加入的X應具有還原性，可為銅或亞硫酸銨等還原性物質，注意盡量不要引入新雜質，經過濾可得到CuCl和硫酸銨溶液，
①加熱溫度不能太高，硝酸根離子可被還原生成氮氧化物，易導致環境污染，
故答案為：防止生成氮氧化物造成污染；
②0.5molNH₄NO₃參加反應有4mol電子轉移，則N元素被還原為-3價，反應的離子方程式為4Cu+NO₃^-+10H⁺=4Cu²⁺+NH₄⁺+3H₂O，
故答案為：4Cu+NO₃^-+10H⁺=4Cu²⁺+NH₄⁺+3H₂O；
③經步驟Ⅱ可得到CuCl，反應中Cu元素被還原，則加入的X應具有還原性，可為銅或亞硫酸銨等還原性物質，注意盡量不要引入新雜質，ad符合，
故答案為：ad；
④步驟Ⅱ中物質X需要過量，除加快反應速率外，還起到防止CuCl被氧化的作用，
故答案為：防止CuCl被氧化；
⑤已知：Ⅰ．CuCl（s）?Cu⁺（ap）+Cl^-（ap） Ksp=1.4×10^-6
Ⅱ．CuCl（s）+Cl^-（ap）?CuCl₂^- （ap） K=0.35，
Ⅰ+Ⅱ可得2CuCl（s）?CuCl₂^- （ap）+Cu⁺（ap）K'=[Cu⁺][CuCl₂^-=1.4×10^-6×0.35=0.49××10^-6，即[Cu⁺][CuCl₂^-為常數，
則圖象為，
故答案為：．

點評 本題考查物質的制備，為高考常見題型，側重于學生的分析能力、實驗能力和計算能力的考查，題目考查較為全面，能較好的培養學生良好的科學素養，難度中等．