Question

實驗室常用銅片、稀硫酸和濃硝酸來制備五水硫酸銅：Cu+2HNO₃+H₂SO₄=CuSO₄+2NO₂↑+2H₂O分以下幾個步驟：
①將盛有4.5g銅屑的蒸發(fā)皿置于酒精燈火焰上，灼燒至表面呈現(xiàn)黑色，冷卻；
②加16mL3mol?L^-1硫酸，再緩慢、分批加入7mL12mol?L^-1硝酸（在通風櫥進行）；
③待反應緩和后，蓋上表面皿，用水浴加熱至銅屑全溶；
④傾析法趁熱將溶液轉(zhuǎn)移到另一蒸發(fā)皿中，并在水浴上濃縮到溶液出現(xiàn)晶膜，冷卻，過濾；
…
請回答下列問題：
（1）將銅屑灼燒的目的是______，表面的黑色物質(zhì)是______．
（2）加入硝酸時，必須緩慢、分批加入的目的是______．
（3）控制硝酸總量盡可能小除了環(huán)保和節(jié)約原料外，還可能的原因是______．
（4）下圖是硫酸銅和硝酸銅的溶解度表（單位：g），請根據(jù)表回答：

溫度/℃	0	20	40	60	80	100
CuSO4?5H2O	23.1	32.0	44.6	61.8	83.8	114.0
Cu（NO3）2?xH2O	83.5	125.0	163.0	182.0	208.0	247.0

①步驟④溶液冷卻時析出的晶體主要是______．
②將五水硫酸銅粗產(chǎn)品提純，要采取的實驗方法是______．
（5）實驗中取用蒸發(fā)皿的儀器是______，使用蒸發(fā)皿時的注意事項是______．（只需寫出一項）
（6）如不用水浴加熱蒸發(fā)，五水硫酸銅晶體可能會因溫度高轉(zhuǎn)變?yōu)榘咨�的硫酸銅，此過程屬于______變化．（填“物理”或“化學”）

Answer 1

解：（1）因金屬表面沾有油污，用加熱可除去，同時生成黑色的氧化銅，故答案：除去表面的油污，氧化銅；
（2）硝酸是氧化劑，加快了會有大量氣體放出，會夾帶溶液，使溶液溢出容器；分批加是為充分利用硝酸，避免未反應的酸在加熱時分解．故答案：防止反應劇烈，有液體濺出；避免硝酸分解；
（3）反應時，硝酸加多了，會導致粗產(chǎn)品中含有較多的硝酸銅，致使粗產(chǎn)品呈綠色．故答案：避免引入過多NO₃^-，影響后面的實驗；
（4）①因CuSO₄?5H₂O的溶解度隨溫度變化較大，所以先析出，故答案：五水硫酸銅；
②因CuSO₄?5H₂O含有雜質(zhì)Cu（NO₃）₂?xH₂O，但Cu（NO₃）₂?xH₂O溶解度隨溫度變化不大，故可用重結(jié)晶法提純，故答案：重結(jié)晶；
（5）蒸發(fā)皿在實驗中有一定的溫度，應用坩堝鉗取用，同時蒸發(fā)皿蒸發(fā)溶液時蒸發(fā)皿中溶液的體積不超過它體積的2/3、蒸發(fā)溶液時不能蒸干，有大部分晶體析出時停止加熱、避免驟冷導致蒸發(fā)皿破裂等，故答案：避免驟冷導致蒸發(fā)皿破裂或蒸發(fā)溶液時蒸發(fā)皿中溶液的體積不超過它體積的2/3或蒸發(fā)溶液時不能蒸干等；
（6）由于固體由CuSO₄?5H₂O變成CuSO₄，這是兩種不同的物質(zhì)，故答案：化學．
分析：（1）根據(jù)金屬表面沾有油污；根據(jù)固體的顏色分析；
（2）根據(jù)硝酸是氧化劑，加快了會有大量氣體放出，分批加是為充分利用硝酸，同時避免酸在加熱時分解；
（3）根據(jù)硝酸加多了，會導致粗產(chǎn)品中含有較多的硝酸銅；
（4）①根據(jù)CuSO₄?5H₂O的溶解度隨溫度變化較大；
②根據(jù)固體混合物中目標組分在某種溶劑中的溶解度隨溫度變化有明顯差異，在較高溫度下溶解度大，降低溫度時溶解度小，從而用重結(jié)晶分離提純；
（5）根據(jù)蒸發(fā)皿在實驗中有一定的溫度，不能直接用手拿；根據(jù)蒸發(fā)皿使用的注意事項；
（6）根據(jù)加熱前后兩種固體不同．
點評：本題是一道實驗綜合題，由五水硫酸銅的制備，學習了由不活潑金屬與酸作用制備鹽的方法及重結(jié)晶法提純物質(zhì)．