實驗室用銅制取硫酸銅,將適量硝酸分多次加入到銅粉與稀硫酸的混合物中,加熱使之反應完全,通過蒸發(fā)、結晶得到硫酸銅晶體。
(1)為了節(jié)約原料,硫酸和硝酸的物質的量之比最佳為:
;為了吸收該反應中產生的尾氣,請選擇下列中合適的裝置
。
(2)為符合綠色化學的要求,某研究性學習小組進行如下設計:
第一組:以空氣為氧化劑法
方案1:以空氣為氧化劑。將銅粉在儀器B中反復灼燒,使銅與空氣充分反應生成氧化銅,再將氧化銅與稀硫酸反應。
方案2:將空氣或氧氣直接通入到銅粉與稀硫酸的混合物中,發(fā)現(xiàn)在常溫下幾乎不反應。向反應液中加少量FeSO
4,即發(fā)生反應,生成硫酸銅。反應完全后,加物質甲調節(jié)pH ,鐵元素全部沉淀(一般認為鐵離子的濃度下降到10
-5mol·L
-1,就認為沉淀完全),然后過濾、濃縮、結晶。
已知:K
sp[Cu((OH)
2]≈10
-22, K
sp[Fe((OH)
2]≈10
-16, K
sp[Fe((OH)
3]≈10
-38請回答下列問題:
如開始加入的銅粉為3.2 g,最后所得溶液為500 mL,溶液中含有鐵元素0.005 mol。
①方案1中的B儀器名稱是
。
②為了使鐵元素全部沉淀,應調節(jié)pH至少為_________。
③方案2中甲物質可選用的是
。
A.CaO | B.NaOH | C.CuCO3 | D.Cu2(OH)2CO3 E、Fe2(SO4)3 |
④反應中加入少量FeSO
4可加速銅的氧化,用離子方程式解釋其原因
。
第二組:過氧化氫為氧化劑法
將3.2g銅絲放到45 mL 1.5mol·L
-1的稀硫酸中,控溫在50℃。加入18mL 10%的H
2O
2,反應0.5h,升溫到60℃,持續(xù)反應1 h后,過濾、蒸發(fā)濃縮、減壓抽濾等,用少量95%的酒精淋洗后晾干,得CuSO
4·5H
2O 10.5g。
請回答下列問題:
⑤反應時溫度控制在50℃~60℃不宜過高的原因是
,
⑥本實驗CuSO
4·5H
2O的產率為
。