Question

【題目】一水硫酸四氨合銅晶體[Cu(NH3)4SO4·H2O]常用作殺蟲劑，媒染劑，在堿性鍍銅中也常用作電鍍液的主要成分，在工業(yè)上用途廣泛。常溫下該物質可溶于水，難溶于乙醇，在空氣中不穩(wěn)定，受熱時易發(fā)生分解。某化學興趣小組以Cu粉、3mol·L-1的硫酸、濃氨水、10% NaOH溶液、95%的乙醇溶液、0.500 mol·L-1稀鹽酸、0.500 mol·L-1 的NaOH溶液來制備一水硫酸四氨合銅晶體并測定其純度。

I．CuSO4溶液的制取

①實驗室用銅與濃硫酸制備硫酸銅溶液時，往往會產生有污染的SO2氣體，隨著硫酸濃度變小，反應會停止，使得硫酸利用率比較低。

②實際生產中往往將銅片在空氣中加熱，使其氧化生成CuO，再溶解在稀硫酸中即可得到硫酸銅溶液；這一過程缺點是銅片表面加熱易被氧化，而包裹在里面的銅得不到氧化。

③所以工業(yè)上進行了改進，可以在浸入硫酸中的銅片表面不斷通 O2，并加熱；也可以在硫酸和銅的混合容器中滴加 H2O2 溶液。

④趁熱過濾得藍色溶液。

(1)某同學在上述實驗制備硫酸銅溶液時銅有剩余，該同學將制得的CuSO4溶液倒入另一蒸發(fā)皿中加熱濃縮至有晶膜出現(xiàn)，冷卻析出的晶體中含有白色粉末，試解釋其原因________________。

(2)若按③進行制備，請寫出Cu在H2O2 作用下和稀硫酸反應的化學方程式_______________。

(3)H2O2溶液的濃度對銅片的溶解速率有影響。現(xiàn)通過下圖將少量30％的H2O2溶液濃縮至40％，在B處應增加一個設備，該設備的作用是____________餾出物是 ______________________。

II．晶體的制備

將上述制備的CuSO4溶液按如圖所示進行操作

(1)硫酸銅溶液含有一定的硫酸，呈酸性，加入適量NH3·H2O調節(jié)溶液pH，產生淺藍色沉淀，已知其成分為 Cu2(OH)2SO4，試寫出生成此沉淀的離子反應方程式__________。

(2)繼續(xù)滴加 NH3·H2O，會轉化生成深藍色溶液，請寫出從深藍色溶液中析出深藍色晶體的方法____________。并說明理由____________。

Ⅲ.產品純度的測定

精確稱取 mg 晶體，加適量水溶解，注入圖示的三頸瓶中，然后逐滴加入足量 NaOH 溶液， 通入水蒸氣，將樣品液中的氨全部蒸出，并用蒸餾水沖洗導管內壁，用 V1mL 0.500mol·L－1 的鹽酸標準溶液完全吸收。取下接收瓶，用 0.500 mol·L－1 NaOH 標準溶液滴定過剩的 HCl(選用 甲基橙作指示劑)，到終點時消耗 V2mLNaOH 溶液。

1.水 2.長玻璃管 3.10%NaOH溶液 4.樣品液 5.鹽酸標準溶液

(1)玻璃管2的作用________________。

(2)樣品中產品純度的表達式________________。（不用化簡）

(3)下列實驗操作可能使氨含量測定結果偏低的原因是_________________

A.滴定時未用 NaOH 標準溶液潤洗滴定管

B.滴定過程中選用酚酞作指示劑

C.讀數時，滴定前平視，滴定后俯視

D.取下接收瓶前，未用蒸餾水沖洗插入接收瓶中的導管外壁

E.由于操作不規(guī)范，滴定前無氣泡，滴定后滴定管中產生氣泡

Answer 1

【答案】反應中硫酸過量，在濃縮過程中，稀硫酸變濃，濃硫酸的吸水性使CuSO4·5H2O 失去結晶水變?yōu)?CuSO4 Cu+H2O2+H2SO4＝CuSO4+2H2O 減壓設備 水（H2O） 2Cu2++2NH3·H2O+SO42-=Cu2(OH)2SO4+2NH4+ 加入乙醇或醇析 Cu(NH3)4SO4·H2O晶體難溶于乙醇，能溶于水 平衡氣壓，防止堵塞和倒吸 AB

【解析】

I．(1) 得到的為硫酸銅和硫酸溶液，濃縮時，硫酸變濃，具有吸水性；

(2) 雙氧水與銅、稀硫酸反應生成硫酸銅和水；

(3) 過氧化氫受熱易分解，故采用減壓蒸餾的方式；

Ⅱ．(1) 硫酸銅與NH3H2O反應生成Cu2(OH)2SO4，據此書寫離子方程式；

(2) 根據Cu(NH3)4SO4H2O可溶于水，難溶于乙醇分析；

Ⅲ. (1) 玻璃管2起到了平衡氣壓的作用；

(2)根據關系式計算；

(3) 氨含量測定結果偏低，說明中和滴定時消耗氫氧化鈉溶液體積V2偏大。

I．(1) 得到的為硫酸銅和硫酸溶液,濃縮時,硫酸變濃,濃硫酸具有吸水性,使CuSO4·5H2O失去結晶水變?yōu)?/span>CuSO4，可使固體變?yōu)榘咨��?/span>

(2) Cu在H2O2作用下與稀硫酸反應生成硫酸銅，該反應的化學方程式為：Cu+H2O2+H2SO4＝CuSO4+2H2O；

(3) 過氧化氫受熱易分解，故采用減壓蒸餾的方式，則B處增加一個減壓設備，餾出物為H2O；

II．(1) 淺藍色沉淀的成分為Cu2(OH)2SO4，反應的離子方程式為：2Cu2++2NH3·H2O+SO42-=Cu2(OH)2SO4+2NH4+；

(2) 由題中信息，Cu(NH3)4SO4·H2O晶體難溶于乙醇，可溶于水，故加入乙醇(或醇析)可從深藍色溶液中析出深藍色晶體；

Ⅲ. (1) 裝置中長導管可起到平衡氣壓，防止堵塞和倒吸；

(2)與氨氣反應的n(HCl)=103V1L×0.500molL10.500molL1×103V2L=5×104(V1V2)mol，根據NH3～HCl可知，n(NH3)=n(HCl)=5×104(V1V2)mol，則n[Cu(NH3)4SO4·H2O]=n(NH3)= ×5×104(V1V2)mol，樣品中產品純度的表達式為：×100%=×100%；

(3) A．滴定時未用NaOH標準溶液潤洗滴定管,濃度偏低,則V2偏大，氨含量偏低，故A正確；

B．滴定過程中選用酚酞作指示劑，滴定終點時溶液呈堿性，消耗NaOH溶液體積偏大，測定的氨含量偏低，故B正確；

C．讀數時，滴定前平視,滴定后俯視，導致V2偏小，則含量偏高，故C錯誤；

D．取下接收瓶前，未用蒸餾水沖洗插入接收瓶中的導管外壁，導致鹽酸偏少，需要的氫氧化鈉偏少，則V2偏小，含量偏高，故D錯誤；

E．由于操作不規(guī)范,滴定前無氣泡,滴定后滴定管中產生氣泡,導致消耗氫氧化鈉溶液體積V2偏小，測定的氨含量偏高，故E錯誤；

故答案選AB。