Question

【題目】某化學(xué)活動(dòng)小組按下圖所示流程由粗氧化銅樣品(含少量氧化亞鐵及不溶于酸的雜質(zhì))制取無水硫酸銅。

已知Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋三種離子在水溶液中形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下圖所示：

請(qǐng)回答下列問題：

（1）已知25℃時(shí)，Cu (OH)2的Ksp=4.0×10-20調(diào)節(jié)溶液pH到4.0時(shí)，溶液C中Cu2＋的最大濃度為____________mol·L1。

（2）在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，下列實(shí)驗(yàn)裝置不可能用到的是________(填序號(hào))。

（3）溶液A中所含溶質(zhì)為__________________________；物質(zhì)X應(yīng)選用________(填序號(hào))。

A.氯水　 　B.雙氧水　 　C.鐵粉　　 D.高錳酸鉀

（4）從溶液C中制取硫酸銅晶體的實(shí)驗(yàn)操作為______________________________。

（5）用“間接碘量法”可以測定溶液A(不含能與I－發(fā)生反應(yīng)的雜質(zhì))中Cu2＋的濃度。過程如下：

第一步：移取10.00 mL溶液A于100 mL容量瓶中，加水定容至100 mL。

第二步：取稀釋后溶液20.00 mL于錐形瓶中，加入過量KI固體，充分反應(yīng)生成白色沉淀與碘單質(zhì)。

第三步：以淀粉溶液為指示劑，用0.050 00 mol·L－1的Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，前后共測定三次，達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)，消耗Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積如下表：

(已知：I2＋2S2O32-===2I－＋S4O62-)

滴定次數(shù)	第一次	第二次	第三次
滴定前讀數(shù)(mL)	0.10	0.36	1.10
滴定后讀數(shù)(mL)	20.12	20.34	22.12

①CuSO4溶液與KI反應(yīng)的離子方程式為______________________________。

②滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是____________________________________________________________。

③溶液A中c(Cu2＋)＝________mol·L－1。

（6）利用氧化銅和無水硫酸銅按下圖裝置，持續(xù)通入X氣體，可以看到a處有紅色物質(zhì)生成，b處變藍(lán)，c處得到液體且該液體有刺激性氣味，則X氣體是___________(填序號(hào))，寫出其在a處所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式___________________________________________。

A．H2

B．CH3CH2OH（氣）

C．N2

Answer 1

【答案】4.0 ①③ FeSO4 、CuSO4 、H2SO4 B 蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾，自然干燥 2Cu2+ + 4I ＝ 2CuI↓ + I2 滴入最后一滴標(biāo)準(zhǔn)液，溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色，且半分鐘內(nèi)無明顯變化 0.5000 B CH3CH2OH+CuOCH3CHO+Cu+H2O

【解析】

由流程可知，將粗氧化銅（含少量氧化亞鐵及不溶于酸的雜質(zhì)）溶于過量硫酸，發(fā)生的反應(yīng)有FeO+H2SO4=FeSO4+H2O、CuO+H2SO4=CuSO4+H2O，然后過濾，得到沉淀I為不溶于酸的雜質(zhì)，溶液A中溶質(zhì)為FeSO4、CuSO4和H2SO4；向溶液A中加入氧化劑X將FeSO4氧化為Fe2（SO4）3，得到CuSO4和Fe2（SO4）3混合溶液，為不引進(jìn)新的雜質(zhì)，氧化劑X應(yīng)該為H2O2；向溶液B中加入Cu（OH）2調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe2（SO4）3完全水解為Fe（OH）3沉淀，得到CuSO4溶液，將溶CuSO4液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到CuSO45H2O， CuSO45H2O加熱脫去結(jié)晶水得到無水CuSO4。

（1）Cu (OH)2的Ksp=c(Cu2+)c2(OH—)，當(dāng)調(diào)節(jié)溶液pH到4.0時(shí)，溶液中c(OH—)為10—10 mol/L，則c(Cu2+)=4.0×10-20/(10—10 mol/L)2= 4.0mol/L，故答案為：4.0；

（2）實(shí)驗(yàn)中用到的化學(xué)操作有稱量、過濾（④）、蒸發(fā)（②）和灼燒（⑤），沒有固液常溫下制取氣體（①）和分液（③），故答案為：①③；

（3）氧化銅和氧化亞鐵分別與硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和硫酸亞鐵，又硫酸過量，則溶質(zhì)A的主要成分為：FeSO4、CuSO4、H2SO4；向溶液A中加入氧化劑X的目的是將FeSO4氧化為Fe2（SO4）3，為不引進(jìn)新的雜質(zhì)，氧化劑X應(yīng)該為H2O2，故答案為：CuSO4、FeSO4、H2SO4；B；

（4）從溶液C中獲得硫酸銅晶體，直接加熱蒸干會(huì)導(dǎo)致硫酸銅失去結(jié)晶水，應(yīng)該采用的操作方法為：加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、自然干燥，故答案為：蒸發(fā)濃縮 冷卻結(jié)晶、過濾、自然干燥；

（5）①CuSO4與KI反應(yīng)生成碘單質(zhì)、碘化亞銅、硫酸鉀，離子反應(yīng)為2Cu2++4I-=2CuI↓+I2，故答案為：2Cu2++4I-═2CuI↓+I2；

②Na2S2O3屬于強(qiáng)堿弱酸鹽，溶液呈堿性，應(yīng)用堿式滴定管盛放，淀粉溶液為指示劑，當(dāng)最后一滴Na2S2O3溶液滴入時(shí)，溶液藍(lán)色褪去，半分鐘顏色不變，說明滴定到達(dá)終點(diǎn)，故答案為：最后一滴試液滴入，溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色，振蕩半分鐘，溶液無明顯變化；

③三次滴定消耗的標(biāo)準(zhǔn)液的體積分別為：（20.12-0.10）mL=20.02mL、（20.34-0.36）mL=19.98mL、（22.12-1.10）mL=21.02mL，前兩組數(shù)據(jù)有效，所以平均體積為：20mL，由2Cu2++4I-=2CuI↓+I2、I2+2S2O32-=S4O62-+2I-可知，Cu2+～S2O32-，因移取10.00mL溶液A于100mL容量瓶，加水定容至100mL，取稀釋后試液20.00mL于錐形瓶中，所以c（Cu2+）= 0.05mol/L×0.02L×5/0.01L=0.5000mol/L，故答案為：0.5000；

（6）由題給信息可知，持續(xù)通入X氣體，可以看到a處有紅棕色物質(zhì)生成，a處放的是氧化銅，a處有紅棕色物質(zhì)生成，說明有金屬銅生成，則N2不可以；b處是硫酸銅白色粉末，b處變藍(lán)是硫酸銅白色粉末遇水生成五水合硫酸銅變藍(lán)，說明有水生成，c處得到液體且該液體有刺激性氣味，H2不可以，則X氣體為乙醇；乙醇?xì)怏w與氧化銅共熱反應(yīng)生成銅、水和乙醛，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH3CH2OH+CuOCH3CHO+Cu+H2O，故答案為：B；CH3CH2OH+CuOCH3CHO+Cu+H2O。