1. 硫酸铜晶体($\ce{CuSO_{4}· 5H_{2}O}$)常用于印染的媒染剂、农业和渔业的杀虫剂、工业镀铜等。某化学兴趣小组以“制备硫酸铜晶体”为主题开展学习探究。
主题一:初识硫酸铜
(1) 硫酸铜属于 (填“酸”“碱”或“盐”),无水硫酸铜为白色粉末,易吸水变成蓝色的五水硫酸铜(俗称胆矾,化学式为$\ce{CuSO_{4}· 5H_{2}O}$),利用此现象,无水硫酸铜在化学实验中常用于检验。
主题二:制备硫酸铜
以废铜屑制备硫酸铜,途径有两种。
途径Ⅰ: $\ce{Cu + 2H_{2}SO_{4}(浓)\xlongequal{△} CuSO_{4} + SO_{2}\uparrow + 2H_{2}O}$
途径Ⅱ: $\ce{Cu\xrightarrow[\mathrm{②}]{\mathrm{O}_{2}、△} CuO\xrightarrow[\mathrm{③}]{\mathrm{稀硫酸}} CuSO_{4}}$
(2) 转化③的化学方程式为。
(3) 转化①②③中铜元素的化合价升高的是 (填序号)。
(4) 实际生产选择途径Ⅱ制备硫酸铜,途径Ⅱ优于途径Ⅰ的原因是, (从绿色化学和原料利用率两个角度解释)。
主题三:制备硫酸铜晶体
在制备硫酸铜晶体时,小明在50 g的70 ℃热水(图甲)中,加入80 g硫酸铜粉末后现象如图乙所示,后续过程如下图。

(5) 将图中烧杯乙底部剩余的硫酸铜晶体过滤出来的目的是。
(6) 请判断烧杯丙中是否为饱和溶液并说出理由:。
(7) 下表为硫酸铜溶解度随温度变化的数据,则烧杯戊中溶液的溶质质量分数为 (计算结果保留小数点后一位)。

1.(1)盐 水(或$\ce{H_{2}O}$)
(2)$\ce{CuO + H_{2}SO_{4} = CuSO_{4} + H_{2}O}$
(3)①②
(4)途径Ⅱ不会产生二氧化硫污染空气；途径Ⅱ硫酸的利用率高
(5)得到70 ℃硫酸铜的饱和溶液
(6)是饱和溶液,温度不变,溶解度不变,丙和乙一样都是饱和溶液
(7)17%

【分析】
本题围绕硫酸铜的相关知识展开，需逐一分析各小问：
1. (1) 根据盐的定义判断硫酸铜类别，结合无水硫酸铜的特性确定其用途；
2. (2) 明确转化③是氧化铜与稀硫酸的反应，据此书写化学方程式；
3. (3) 计算各转化中铜元素的化合价，对比判断化合价升高的序号；
4. (4) 从绿色化学（是否产生污染物）和原料利用率（硫酸是否全部转化为产物）两个角度对比途径Ⅰ和Ⅱ；
5. (5) 分析过滤剩余晶体的目的，结合溶液饱和性判断；
6. (6) 根据溶解度与温度的关系，判断烧杯丙的溶液状态；
7. (7) 利用硫酸铜溶解度数据计算饱和溶液的溶质质量分数，保留一位小数。
【解析】
(1) 硫酸铜由铜离子和硫酸根离子构成，符合盐的定义，故属于盐；无水硫酸铜遇水会变为蓝色的五水硫酸铜，因此常用于检验水（$\ce{H_{2}O}$）。
(2) 转化③是氧化铜与稀硫酸的复分解反应，化学方程式为：$\ce{CuO + H_{2}SO_{4} = CuSO_{4} + H_{2}O}$。
(3) 单质中元素化合价为0，化合物中正负化合价代数和为0：途径①中Cu（0价）→$\ce{CuSO_{4}}$（Cu为+2价），化合价升高；途径②中Cu（0价）→$\ce{CuO}$（Cu为+2价），化合价升高；途径③中$\ce{CuO}$（Cu为+2价）→$\ce{CuSO_{4}}$（Cu为+2价），化合价不变。故铜元素化合价升高的是①②。
(4) 途径Ⅰ反应生成有毒的$\ce{SO_{2}}$，会污染空气，不符合绿色化学理念；途径Ⅱ中硫酸全部转化为硫酸铜，而途径Ⅰ中部分硫酸转化为$\ce{SO_{2}}$，因此途径Ⅱ硫酸的利用率更高。
(5) 烧杯乙中加入80g硫酸铜粉末后，过滤底部剩余的硫酸铜晶体，目的是除去未溶解的固体，得到70℃时硫酸铜的饱和溶液。
(6) 硫酸铜的溶解度只与温度有关，烧杯丙与乙温度相同，溶解度不变；乙是硫酸铜的饱和溶液，因此丙也是饱和溶液。
(7) 根据硫酸铜溶解度数据计算，饱和溶液的溶质质量分数为$\frac{溶质质量}{溶液质量}×100\%≈17\%$。
【答案】
(1) 盐；水（或$\ce{H_{2}O}$）
(2) $\ce{CuO + H_{2}SO_{4} = CuSO_{4} + H_{2}O}$
(3) ①②
(4) 途径Ⅱ不会产生二氧化硫污染空气；途径Ⅱ硫酸的利用率高
(5) 得到70℃硫酸铜的饱和溶液
(6) 是饱和溶液，温度不变，溶解度不变，丙和乙一样都是饱和溶液
(7) 17%
【知识点】
盐的定义、化学方程式书写、化合价计算、绿色化学、饱和溶液判断、溶质质量分数计算
【点评】
本题综合考查硫酸铜的相关知识，涵盖物质分类、化学用语、化学原理及溶液相关内容，需掌握各知识点的基础应用，尤其注意途径对比的分析和饱和溶液的判断，整体难度适中。
【难度系数】
0.5

2. 在学习了溶液相关知识后,九年级项目小组开展了硫酸铜晶体的制备实验。项目小组向100 g的70 ℃热水中加入80 g硫酸铜晶体,实验过程如图所示。

(1)若要将图乙烧杯中多余的固体与溶液分离,则“?”处的操作是。
(2)图丙到图丁的实验过程中获得硫酸铜晶体的方法是。
(3)以下选项中,图丙到图戊过程中溶质的质量分数变化正确的是(填字母)。

2.(1)过滤
(2)降温结晶
(3)D

【分析】
首先，分离固体与液体的操作需结合实验基本操作知识，过滤是分离不溶性固体和液体的常用方法，据此解决第一问；其次，硫酸铜的溶解度随温度降低显著减小，从高温溶液获取晶体的方法需依据溶解度变化判断，解决第二问；最后，分析丙到戊的温度变化对溶质质量的影响，进而判断溶质质量分数的变化，解决第三问。
【解析】
(1) 过滤用于分离不溶性固体与液体混合物，图乙中多余固体与溶液分离，应采用过滤操作，故“?”处为过滤。
(2) 硫酸铜溶解度随温度降低明显减小，图丙到图丁是从高温溶液降温获取硫酸铜晶体，该方法为降温结晶（冷却热饱和溶液法）。
(3) 图丙到戊过程温度逐渐降低：丙为70℃的硫酸铜饱和溶液，降温到丁时，溶解度减小，析出晶体，溶质质量减少、溶剂质量不变，溶质质量分数减小；继续降温到戊，溶解度进一步减小，析出更多晶体，溶质质量分数继续减小，因此溶质质量分数随温度降低逐渐减小，对应选项D。
【答案】
(1)过滤；(2)降温结晶；(3)D
【知识点】
过滤操作、结晶方法、溶质质量分数
【点评】
本题结合硫酸铜晶体制备实验，考查实验基本操作、结晶方法及溶质质量分数变化，注重基础知识的应用，难度适中。
【难度系数】
0.6