Question

19．如圖為有關制備CuSO₄的途徑及性質，請回答下列相關問題：

（1）途徑①所用混酸中H₂SO₄與HNO₃物質的量之比最好為3：2，寫出反應的離子方程式Cu+2NO₃^-+8H⁺=Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（2）三種途徑能更好地體現了綠色化學思想的是②（填序號），寫出反應的離子方程式2Cu+O₂+4H⁺=Cu²⁺+2H₂O；
（3）若混合氣體X有兩種氣體，X可能是SO₂和SO₃嗎？否（填是或否），為什么：生成物就只有Cu₂O、SO₂和SO₃三種物質，銅和硫元素化合價都降低，得到電子，而沒有元素失去電子不可能．
（4）實驗測得X有三種物質組成，而且溫度不同氣體的物質的量之比不同，寫出一種可能的化學方程2CuSO₄$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Cu₂O+SO₂↑+SO₃↑+O₂↑；1mol CuSO₄在1100℃分解所得混合氣體X中O₂可能為0.75mol嗎：不可能（填可能或不可能），為什么：若1mol CuSO₄分解生成0.75molO₂，則失電子為3mol，而1molCu得到1mol電子，1molS得到2mol電子都轉化為SO₂沒有SO₃生成．
（5）Y可能為一類常見的有機物，以含碳原子最少的物質為例寫出反應的化學方程式：HCHO+4Cu（OH）₂+2NaOH$\stackrel{△}{→}$Na₂CO₃+2Cu₂O+6H₂O．

Answer 1

分析 途徑①Cu與混酸反應，3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，離子反應為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
途徑②Cu與氧氣、硫酸反應，2H₂SO₄+O₂+2Cu$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O，其離子方程式為：2Cu+O₂+4H⁺=Cu²⁺+2H₂O；
途徑③2H₂SO₄（濃）+Cu$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑++2H₂O；
硫酸銅高溫分解生成Cu₂O和混合氣體，硫酸銅與氫氧化鈉反應生成氫氧化銅，在加熱條件下氫氧化銅與含有醛基的物質反應生成Cu₂O，
（1）根據離子方程式中氫離子與硝酸根離子的物質的量關系分析；
（2）根據以上分析沒有污染性氣體生成的符合綠色化學思想；
（3）硫酸銅分解生成Cu₂O與氧氣、SO₂、SO₃，依據電子守恒分析；
（4）X有三種物質組成，根據元素守恒可知X為O₂、SO₂、SO₃，結合原子守恒和得失電子守恒書寫方程式；由得失電子守恒分析；
（5）Y為含醛基的物質，含碳原子最少的是甲醛，堿性條件下甲醛與氫氧化銅反應生成碳酸鈉、氧化亞銅和水．

解答 解：途徑①Cu與混酸反應，3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，離子反應為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
途徑②Cu與氧氣、硫酸反應，2H₂SO₄+O₂+2Cu$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O，其離子方程式為：2Cu+O₂+4H⁺=Cu²⁺+2H₂O；
途徑③2H₂SO₄（濃）+Cu$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑++2H₂O；
硫酸銅高溫分解生成Cu₂O和混合氣體，硫酸銅與氫氧化鈉反應生成氫氧化銅，在加熱條件下氫氧化銅與含有醛基的物質反應生成Cu₂O，
（1）Cu與混酸反應，3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，離子反應為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，從方程式知，硝酸根離子由硝酸提供，氫離子由硝酸和硫酸提供，所以硝酸為2mol時，硫酸為3mol，用混酸中H₂SO₄與HNO₃物質的量之比最好為3：2；
故答案為：3：2；Cu+2NO₃^-+8H⁺=Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（2）途徑②的優點：制取等質量膽礬需要的硫酸少、沒有污染性氣體產生，更好地體現了綠色化學思想，故答案為：②；
（3）硫酸銅分解生成Cu₂O與氧氣、SO₃、SO₂，根據2CuSO₄═Cu₂O+SO₂↑+SO₃↑+O₂↑知，X可能是O₂、SO₂和SO₃的混合氣體，若只是二氧化硫和三氧化硫，銅元素、氧元素化合價都降低，沒有元素化合價升高；
故答案為：否；生成物就只有Cu₂O、SO₂和SO₃三種物質，銅和硫元素化合價都降低，得到電子，而沒有元素失去電子不可能；
（4）X有三種物質組成，根據元素守恒可知X為O₂、SO₂、SO₃，則化學方程式：2CuSO₄$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Cu₂O+SO₂↑+SO₃↑+O₂↑；若1mol CuSO₄分解生成0.75molO₂，則失去的電子為3mol，那么1molCu得到1mol電子，1molS得到2mol電子都轉化為SO₂就不可能有SO₃生成了；
故答案為：2CuSO₄$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Cu₂O+SO₂↑+SO₃↑+O₂↑；不可能；若1mol CuSO₄分解生成0.75molO₂，則失電子為3mol，而1molCu得到1mol電子，1molS得到2mol電子都轉化為SO₂沒有SO₃生成；
（5）Y為含醛基的物質，含碳原子最少的是甲醛，堿性條件下甲醛與氫氧化銅反應生成碳酸鈉、氧化亞銅和水，其反應的方程式為HCHO+4Cu（OH）₂+2NaOH$\stackrel{△}{→}$Na₂CO₃+2Cu₂O+6H₂O；
故答案為：HCHO+4Cu（OH）₂+2NaOH$\stackrel{△}{→}$Na₂CO₃+2Cu₂O+6H₂O．

點評 本題考查了物質的制備，解題的關鍵是掌握物質的性質，解答時要依據題干提供信息，結合相關知識細心分析解答，題目難度中等．