Question

14．某研究性學(xué)習(xí)小組以甲酸為原料在實驗室完成了一氧化碳和甲酸銅兩種物質(zhì)的制備實驗．
實驗一、用甲酸制備一氧化碳
CO的制備原理：HCOOH$→_{△}^{濃H_{2}SO_{4}}$CO↑+H₂O，制備裝置如圖1（其中夾持儀器、加熱儀器沒有畫出） 
（1）b儀器的名稱為溫度計，c的作用是防倒吸．
（2）制備CO時，濃硫酸與甲酸的混合方式是先加熱濃硫酸至80℃-90℃，再逐滴滴入甲酸．
實驗二、用甲酸制備甲酸銅
步驟一：堿式碳酸銅的制備如圖2所示
步驟二：甲酸銅的制備
將產(chǎn)品堿式碳酸銅放入燒杯內(nèi)，加入約20mL蒸餾水，加熱攪拌至323K左右，逐滴加入適量甲酸至沉淀完全溶解，趁熱過濾，濾液在通風(fēng)櫥下蒸發(fā)至原體積的$\frac{1}{3}$左右，冷卻至室溫，減壓過濾，洗滌，得Cu（HCOO）₂•4H₂O產(chǎn)品，稱量，計算產(chǎn)率．回答下列問題：
（3）在制備堿式碳酸銅的過程中，如果溫度過高，對產(chǎn)物有何影響？溫度過高導(dǎo)致Cu（OH）₂?CuCO₃分解．
（4）步驟二中堿式碳酸銅滴入甲酸生成四水合甲酸銅的化學(xué)方程式為Cu（OH）₂•CuCO₃+4HCOOH+5H₂O═Cu（HCOO）₂•4H₂O+CO₂↑．
（5）本實驗涉及三種固液分離的方法．
①傾析法使用到的儀器有燒杯、玻璃棒；
②采用減壓過濾的裝置對步驟二中溶解后的溶液進行趁熱過濾；
③步驟二的實驗中，需用到如圖3裝置CDF．
（6）最終稱量所得的產(chǎn)品為7.91g，則產(chǎn)率為70%．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖1可以看出b儀器為溫度計，c為安全瓶；
（2）制備CO時，先加熱濃硫酸至80℃-90℃，再逐滴滴入甲酸；
（3）堿式碳酸銅不穩(wěn)定，溫度過高容易分解；
（4）堿式碳酸銅滴入甲酸生成四水合甲酸銅和二氧化碳，據(jù)此書寫方程式；
（5）①根據(jù)傾析法的操作方法選用儀器；
③根據(jù)步驟（Ⅱ）中制備甲酸銅的操作步驟選用需要的儀器；
（6）根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計算出硫酸銅晶體、碳酸氫鈉的物質(zhì)的量，然后根據(jù)不足量計算出生成堿式碳酸銅的物質(zhì)的量，再根據(jù)反應(yīng)Cu（OH）₂•CuCO₃+4HCOOH+5H₂O═Cu（HCOO）₂•4H₂O+CO₂↑計算出理論上生成甲酸銅晶體的質(zhì)量，最后計算出產(chǎn)率．

解答 解：（1）根據(jù)圖1可以看出b儀器為溫度計；因為HCOOH易溶于水，會發(fā)生倒吸現(xiàn)象，需在收集前加一個安全瓶，所以c為安全瓶作用防倒吸，
故答案為：溫度計；防倒吸；
（2）制備CO時，先加熱濃硫酸至80℃-90℃，再逐滴滴入甲酸；故答案為：先加熱濃硫酸至80℃-90℃，再逐滴滴入甲酸；
（3）用于堿式碳酸銅不穩(wěn)定，溫度過高導(dǎo)致Cu（OH）₂?CuCO₃分解生成黑色的氧化銅、二氧化碳?xì)怏w和水，影響其產(chǎn)率，
故答案為：溫度過高導(dǎo)致Cu（OH）₂?CuCO₃分解；
（4）堿式碳酸銅滴入甲酸生成四水合甲酸銅和二氧化碳，則方程式為Cu（OH）₂•CuCO₃+4HCOOH+5H₂O═Cu（HCOO）₂•4H₂O+CO₂↑；故答案為：Cu（OH）₂•CuCO₃+4HCOOH+5H₂O═Cu（HCOO）₂•4H₂O+CO₂↑；
（5）①傾析法分離溶液時，選用使用到燒杯和用于引流的儀器玻璃棒，
故答案為：燒杯、玻璃棒；
③根據(jù)甲酸銅的制備步驟可知，需要減壓過濾、趁熱過濾和蒸發(fā)裝置，所以需要的裝置有C、D、F，
故答案為：CDF；
（6）12.5g硫酸銅晶體的物質(zhì)的量為：$\frac{12.5g}{250g/mol}$=0.05mol，
9.5g碳酸氫鈉的物質(zhì)的量為：$\frac{9.5g}{84g/mol}$≈0.113mol，
根據(jù)反應(yīng)2CuSO₄+4NaHCO₃═Cu（OH）₂•CuCO₃↓+3CO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O可知，碳酸氫鈉過量，反應(yīng)生成的堿式碳酸銅的物質(zhì)的量為0.05mol，
根據(jù)反應(yīng)Cu（OH）₂•CuCO₃+4HCOOH+5H₂O═Cu（HCOO）₂•4H₂O+CO₂↑可知，生成甲酸銅的物質(zhì)的量為0.05mol，
所以甲酸銅的產(chǎn)率為：$\frac{7.91g}{226g/mol×0.05mol}$×100%=70%，
故答案為：70%．

點評 本題通過用甲酸制備一氧化碳、甲酸銅晶體的制備，考查物質(zhì)性質(zhì)實驗方案的設(shè)計方法，題目難度中等，試題涉及的知識點較多、綜合性較強，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實驗、化學(xué)計算能力，是一道質(zhì)量較好的試題．