Question

12．CuSO₄?5H₂O是銅的重要化合物，有著廣泛的應(yīng)用．
（一）CuSO₄•5H₂O制取

完成下列填空：
（1）向含銅粉的稀硫酸中滴加少量濃硝酸（可加熱），銅粉溶解時(shí)可以觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：無(wú)色氣體變?yōu)榧t棕色氣體，溶液呈藍(lán)色．
（2）根據(jù)反應(yīng)原理，硝酸與硫酸的理論配比（物質(zhì)的量之比）為2：3．
（3）步驟Ⅰ蒸發(fā)濃縮；
步驟Ⅱ冷卻結(jié)晶．
（二）膽礬中CuSO₄•5H₂O含量的測(cè)定
已知：CuSO₄+2NaOH→Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄
（4）實(shí)驗(yàn)方案如下，并將步驟④補(bǔ)全：
①將12.500g膽礬樣品溶解，配成100mL溶液，取25mL于燒杯中；
②向溶液中加入100mL0.2500mol/L氫氧化鈉溶液使Cu²⁺完全沉淀（不考慮其它副反應(yīng)）；
③過(guò)濾，多余的氫氧化鈉溶液用0.5000mol/L鹽酸滴定至終點(diǎn)，耗用10.00mL鹽酸；
④做平行實(shí)驗(yàn)1～2次
⑤數(shù)據(jù)處理．
（5）在滴定中，眼睛應(yīng)注視錐形瓶中溶液顏色變化；滴定終點(diǎn)時(shí)，準(zhǔn)確讀數(shù)應(yīng)該是滴定管上藍(lán)線粗細(xì)交接點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的刻度．
（6）就方案中數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，則樣品CuSO₄•5H₂O中質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8．步驟③中沉淀未洗滌，導(dǎo)致結(jié)果偏大（填偏大、偏小、無(wú)影響）．

Answer 1

分析 （一）CuSO₄•5H₂O制取
Cu和稀硫酸不反應(yīng)，加入濃硝酸后，二者反應(yīng)生成銅離子、NO，加入足量稀硫酸，使硝酸完全轉(zhuǎn)化為NO，然后過(guò)濾得到硫酸銅溶液，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，然后過(guò)濾得到CuSO₄•5H₂O晶體；
（二）（4）①將12.500g膽礬樣品溶解，配成100mL溶液，取25mL于燒杯中，目的是配制一定物質(zhì)的量濃度溶液；
②向溶液中加入100mL0.2500mol/L氫氧化鈉溶液使Cu²⁺完全沉淀（不考慮其它副反應(yīng)），二者反應(yīng)方程式為CuSO₄+2NaOH→Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄；
③過(guò)濾，多余的氫氧化鈉溶液用0.5000mol/L鹽酸滴定至終點(diǎn)，耗用10.00mL鹽酸，鹽酸消耗多余的HCl，反應(yīng)方程式為HCl+NaOH=NaCl+H₂O；
④做平行實(shí)驗(yàn)減小實(shí)驗(yàn)誤差；
⑤數(shù)據(jù)處理．
（5）在滴定中，眼睛應(yīng)注視錐形瓶?jī)?nèi)溶液顏色變化；滴定終點(diǎn)時(shí)，準(zhǔn)確讀數(shù)應(yīng)該是滴定管上藍(lán)線粗細(xì)交接點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的刻度；
（6）n（NaOH）=0.2500mol/L×0.1L=0.025mol，
n（HCl）=0.5000mol/L×0.010L=0.005mol，根據(jù)HCl+NaOH=NaCl+H₂O知，鹽酸消耗n（NaOH）=n（HCl）=0.005mol，所以與硫酸銅反應(yīng)n（NaOH）=0.025mol-0.005mol=0.02mol，
根據(jù)得CuSO₄+2NaOH→Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄，n（CuSO₄）=$\frac{1}{2}$n（NaOH）=$\frac{1}{2}$×0.02mol=0.01mol，
100mL中硫酸銅的物質(zhì)的量=0.01mol×4=0.04mol，結(jié)合Cu原子守恒得m（CuSO₄•5H₂O）=n（CuSO₄•5H₂O）M（CuSO₄•5H₂O）=n（CuSO₄）．M（CuSO₄•5H₂O）=0.04mol×250g/mol=10g，根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)公式計(jì)算其質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
步驟③中沉淀未洗滌，導(dǎo)致沉淀質(zhì)量增大，所以測(cè)定結(jié)果偏大．

解答 解：（一）CuSO₄•5H₂O制取
Cu和稀硫酸不反應(yīng)，加入濃硝酸后，二者反應(yīng)生成銅離子、NO，NO不穩(wěn)定及易被氧化生成紅棕色二氧化氮?dú)怏w，所以看到的現(xiàn)象是無(wú)色氣體變?yōu)榧t棕色氣體，溶液呈藍(lán)色；加入足量稀硫酸，使硝酸完全轉(zhuǎn)化為NO，然后過(guò)濾得到硫酸銅溶液，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，然后過(guò)濾得到CuSO₄•5H₂O晶體，
（1）Cu和稀硫酸不反應(yīng)，加入濃硝酸后，二者反應(yīng)生成銅離子、NO，NO不穩(wěn)定及易被氧化生成紅棕色二氧化氮?dú)怏w，所以看到的現(xiàn)象是無(wú)色氣體變?yōu)榧t棕色氣體，溶液呈藍(lán)色，
故答案為：無(wú)色氣體變?yōu)榧t棕色氣體，溶液呈藍(lán)色；
（2）離子反應(yīng)方程式為3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO+4H₂O，假設(shè)有2mol硝酸反應(yīng)，硝酸提供2mol氫離子，還有6mol氫離子被3mol硫酸提供，所以根據(jù)反應(yīng)原理，硝酸與硫酸的理論配比2：3，
故答案為：2：3；
（3）通過(guò)以上分析知，步驟I為蒸發(fā)濃縮、步驟II為冷卻結(jié)晶，
故答案為：蒸發(fā)濃縮；冷卻結(jié)晶；
（二）（4）①將12.500g膽礬樣品溶解，配成100mL溶液，取25mL于燒杯中，目的是配制一定物質(zhì)的量濃度溶液；
②向溶液中加入100mL0.2500mol/L氫氧化鈉溶液使Cu²⁺完全沉淀（不考慮其它副反應(yīng)），二者反應(yīng)方程式為CuSO₄+2NaOH→Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄；
③過(guò)濾，多余的氫氧化鈉溶液用0.5000mol/L鹽酸滴定至終點(diǎn)，耗用10.00mL鹽酸，鹽酸消耗多余的HCl，反應(yīng)方程式為HCl+NaOH=NaCl+H₂O；
④做平行實(shí)驗(yàn)減小實(shí)驗(yàn)誤差；
⑤數(shù)據(jù)處理，
通過(guò)以上分析知，該操作是作平行實(shí)驗(yàn)1-2次，故答案為：做平行實(shí)驗(yàn)1～2次；
（5）在滴定中，眼睛應(yīng)注視錐形瓶?jī)?nèi)溶液顏色變化；滴定終點(diǎn)時(shí)，準(zhǔn)確讀數(shù)應(yīng)該是滴定管上藍(lán)線粗細(xì)交接點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的刻度，故答案為：錐形瓶中溶液顏色變化；藍(lán)線粗細(xì)交接點(diǎn)；
（6）n（NaOH）=0.2500mol/L×0.1L=0.025mol，
n（HCl）=0.5000mol/L×0.010L=0.005mol，根據(jù)HCl+NaOH=NaCl+H₂O知，鹽酸消耗n（NaOH）=n（HCl）=0.005mol，所以與硫酸銅反應(yīng)n（NaOH）=0.025mol-0.005mol=0.02mol，
根據(jù)得CuSO₄+2NaOH→Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄，n（CuSO₄）=$\frac{1}{2}$n（NaOH）=$\frac{1}{2}$×0.02mol=0.01mol，
100mL中硫酸銅的物質(zhì)的量=0.01mol×4=0.04mol，結(jié)合Cu原子守恒得m（CuSO₄•5H₂O）=n（CuSO₄•5H₂O）M（CuSO₄•5H₂O）=n（CuSO₄）．M（CuSO₄•5H₂O）=0.04mol×250g/mol=10g，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{10g}{12.500g}$=0.8；
步驟③中沉淀未洗滌，導(dǎo)致沉淀質(zhì)量增大，所以測(cè)定結(jié)果偏大，
故答案為：0.8； 偏大．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算及實(shí)驗(yàn)操作能力，涉及實(shí)驗(yàn)操作、誤差分析、化學(xué)計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，易錯(cuò)點(diǎn)是判斷硝酸和硫酸物質(zhì)的量之比及膽礬質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算，題目難度中等．