Question

1．CuSO₄用途廣泛，以Cu為原料制CuSO₄有多種方法．
（1）實驗室可用Cu與濃硫酸反應制CuSO₄．
①Cu與濃硫酸反應的化學方程式是Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
②該方法制CuSO₄存在的不足是反應產(chǎn)生SO₂，對環(huán)境有污染或氧化劑濃硫酸利用率不高（寫出任意一條）．
（2）實驗小組采取如圖1方法制CuSO₄．

實驗表明，F(xiàn)e³⁺能加快生成CuSO₄的反應速率，加快原理可表述為：
i.2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺
ii．…
ii的離子方程式是4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O．
（3）用電解的方法制CuSO₄，如圖2所示．
①與直流電源a 端相連的電極材料是銅片（填“銅片”或“石墨”）．
②將進口處較濃硫酸替換為Na₂SO₄溶液進行實驗，發(fā)現(xiàn)得到的CuSO₄溶液pH比替換前升高，結合化學用語解釋pH升高的原因是替換為Na₂SO₄后，陰極區(qū)發(fā)生反應2H⁺+2e^-=H₂↑，陰極區(qū)c（OH^-）＞c（H⁺），OH^-也可以通過陰離子交換膜運動到陽極區(qū)，導致CuSO₄溶液pH升高．

Answer 1

分析 （1）①銅與濃硫酸反應生成二氧化硫和硫酸銅；
②考慮二氧化硫污染環(huán)境和濃硫酸利用率；
（2）Fe²⁺能被氧氣氧化；
（3）①陰離子移向于陽極，陽極為銅片；
②替換為Na₂SO₄后，陰極區(qū)發(fā)生反應2H⁺+2e^-=H₂↑，陰極區(qū)c（OH^-）＞c（H⁺），pH升高．

解答 解：（1）①Cu與濃硫酸反應的化學方程式為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
②該方法反應產(chǎn)生SO₂，對環(huán)境有污染或氧化劑濃硫酸利用率不高；
故答案為：反應產(chǎn)生SO₂，對環(huán)境有污染或氧化劑濃硫酸利用率不高（或其他合理答案）；
（2）生成的亞鐵離子被氧氣氧化，4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O；
故答案為：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O；
（3）①由圖可知硫酸根離子移向于a極一端，則a為陽極，失電子一極，電解的方法制CuSO₄，說明銅失電子得銅離子，則a端相連的電極材料是銅片；
故答案為：銅片；
②替換為Na₂SO₄后，陰極區(qū)發(fā)生反應2H⁺+2e^-=H₂↑，陰極區(qū)c（OH^-）＞c（H⁺），OH^-也可以通過陰離子交換膜運動到陽極區(qū)，導致CuSO₄溶液pH升高；
故答案為：替換為Na₂SO₄后，陰極區(qū)發(fā)生反應2H⁺+2e^-=H₂↑，陰極區(qū)c（OH^-）＞c（H⁺），OH^-也可以通過陰離子交換膜運動到陽極區(qū)，導致CuSO₄溶液pH升高．

點評 本題考查了硫酸銅的制備，電解原理的分析應用，主要是氧化還原反應的應用，掌握基礎是關鍵，題目難度不大．