Question

4．以鋅銅合金的廢料為原料制備硫酸銅晶體（CuSO₄•5H₂O）的部分工藝流程如圖所示：

（1）酸溶時，銅轉(zhuǎn)化為Cu²⁺的離子方程式為3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，鋅銅合金要剪成碎片且反應(yīng)過程要不斷攪拌，其目的是增大接觸面積（或使反應(yīng)充分或加快反應(yīng)速率）．
（2）為使酸溶后的溶液中不含NO₃^-，配制混酸稀溶液時，應(yīng)控制硫酸與硝酸的物質(zhì)的量之比不小于3：2．
（3）“系列操作”為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥．
（4）測定除鋅后的溶液中Cu²⁺離子濃度的方法為：準(zhǔn)確量取V₁mL除鋅后的溶液于錐形瓶中，調(diào)節(jié)pH=3～4，加入過量KI，充分反應(yīng)后，滴加2滴淀粉溶液，再慢慢滴加c mol/L Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液至恰好完全反應(yīng)，消耗Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液V₂mL．
已知：2Cu²⁺+4I^-═2CuI↓+I₂      2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-
①“恰好反應(yīng)”時溶液的顏色變化為藍(lán)色變?yōu)闊o色．
②Cu²⁺離子的物質(zhì)的量濃度為$\frac{c{V}_{2}}{{V}_{1}}$ mol/L（用V₁、V₂、c表示）．
③若除鋅后的溶液中仍含有NO₃^-離子，則測定結(jié)果會偏大（填“偏大”、“偏小”、“無影響”）．

Answer 1

分析 根據(jù)題中流程可知，鋅銅合金溶于硝酸、硫酸有混合物，硝酸根被還原為氮的氧化物，鋅銅被硝酸根氧成銅離子和鋅離子，除去鋅離子后，將混合溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥可得硫酸銅晶體，
（1）根據(jù)電荷守恒和元素守恒寫離子方程式，一定量的物質(zhì)，顆粒越小，表面積越大，可使反應(yīng)速率增大，攪拌也可增大反應(yīng)速率；
（2）使酸溶后的溶液中不含NO₃^-，則應(yīng)使NO₃^-全部作氧化劑；
（3）根據(jù)從溶液中獲得CuSO₄•5H₂O晶體，可以通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥得硫酸銅晶體；
（4）①“恰好反應(yīng)”時即溶液中的I₂恰好與Na₂S₂O₃完全反應(yīng)；
②根據(jù)反應(yīng)中的各物質(zhì)之間的關(guān)系可計算出Cu²⁺離子的物質(zhì)的量，再根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計算濃度；
③NO₃^-離子具有氧化性，可與S₂O₃^2-反應(yīng)．

解答 解：根據(jù)題中流程可知，鋅銅合金溶于硝酸、硫酸有混合物，硝酸根被還原為氮的氧化物，鋅銅被硝酸根氧成銅離子和鋅離子，除去鋅離子后，將混合溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥可得硫酸銅晶體，
（1）酸溶時，銅轉(zhuǎn)化為Cu²⁺的離子方程式為3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，一定量的物質(zhì)，顆粒越小，表面積越大，可使反應(yīng)速率增大，攪拌也可增大反應(yīng)速率，所以鋅銅合金要剪成碎片且反應(yīng)過程要不斷攪拌，其目的是增大接觸面積（或使反應(yīng)充分或加快反應(yīng)速率），
故答案為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；增大接觸面積（或使反應(yīng)充分或加快反應(yīng)速率）；
（2）使酸溶后的溶液中不含NO₃^-，應(yīng)使NO₃^-全部作氧化劑，根據(jù)反應(yīng)3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O可知，當(dāng)硝酸的物質(zhì)的量為2mol時，則要硫酸為3mol，所以硫酸與硝酸的物質(zhì)的量之比不小于3：2，
故答案為：3：2；
（3）根據(jù)從溶液中獲得CuSO₄•5H₂O晶體，可以通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥得硫酸銅晶體，
故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；
（4）①“恰好反應(yīng)”時即溶液中的I₂恰好與Na₂S₂O₃完全反應(yīng)，此時溶液的顏色變化為藍(lán)色變?yōu)闊o色，
故答案為：藍(lán)色變?yōu)闊o色；
②根據(jù)反應(yīng)2Cu²⁺+4I^-═2CuI↓+I₂；2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-可知，2Cu²⁺～I(xiàn)₂～2S₂O₃^2-，所以Cu²⁺離子的物質(zhì)的量與S₂O₃^2-的物質(zhì)的量相等，為cV₂×10^-3 mol，根據(jù)c=$\frac{n}{V}$可知，Cu²⁺離子的物質(zhì)的量濃度為$\frac{c{V}_{2}}{{V}_{1}}$mol/L，
故答案為：$\frac{c{V}_{2}}{{V}_{1}}$；
③NO₃^-離子具有氧化性，可與S₂O₃^2-反應(yīng)，實驗中用去的S₂O₃^2-的物質(zhì)的量增大，即V₂偏大，則Cu²⁺離子的物質(zhì)的量濃度也偏大，
故答案為：偏大．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)的制備及含量的測定，側(cè)重于學(xué)生實驗?zāi)芰�和分析能力的考查，為高考常見題型，注意（4）題，利用關(guān)系式法解答，題目難度中等．