Question

銅是一種有色金屬與人類關(guān)系非常密切．銅及其化合物在生產(chǎn)、生活中有廣泛的應用．某同學對Cu的常見化合物的性質(zhì)進行實驗探究，研究的問題和過程如下：
（1）為探究不同價態(tài)銅的穩(wěn)定性，進行如下實驗：
向Cu₂O中加適量稀硫酸，得到藍色溶液和一種紅色固體，該反應的離子化學方程式為

 

；由此可知，在酸性溶液中，+2價Cu比+1價Cu更

 

（填“穩(wěn)定”或“不穩(wěn)定”）．
（2）硫酸銅是一種應用廣泛的化工原料，實驗室中可通過不同途徑制取硫酸銅溶液和膽礬（CuSO₄?5H₂O），其中一種流程如圖：

①雜銅（含少量有機物）灼燒后的產(chǎn)物除氧化銅還含少量銅，原因可能是

 

（填字母代號）．
a．該條件下銅無法被氧氣氧化               
b．灼燒不充分．銅未被完全氧化
c．氧化銅在加熱過程中分解生成銅           
d．灼燒過程中部分氧化銅被還原
②若將雜銅換為純凈的銅粉，可直接向其中加入稀硫酸和Fe₂（SO₄）₃溶液，不斷通入氧氣．反應完全后向其中加入過量

 

（填化學式，下同），調(diào)節(jié)pH至

 

，生成沉淀

 

，過濾得硫酸銅溶液．已知：

	氫氧化物開始沉淀時的pH	氫氧化物沉淀完全時的pH
Fe3+	2.7[	3.7
Fe2+	7.6	9.6
Cu2+	4.7	6.7

 
（3）通過下述圖1裝置也可制取硫酸銅溶液（已知：2NaOH+2NO₂=NaNO₃+NaNO₂+H₂O）．燒瓶內(nèi)發(fā)生反應的化學方程式為

 

；圖2是圖1的改進裝置，其優(yōu)點有①

 

，②

 

．
（4）為測定CuSO₄?5H₂O晶體的純度，進行下列實驗：取a g試樣配成l00mL溶液，每次取20.00mL，消除干擾離子后，用b mol?L^-1EDTA（Na₂H₂Y）標準溶液滴定其中的Cu²⁺（離子方程式為Cu²⁺+H₂Y^2-=CuY^2-+2H⁺），滴定至終點，平均消耗EDTA溶液l2.00mL．（常溫時，5%的Na₂H₂Y水溶液，其pH為4-6．）①CuSO₄?5H₂O晶體的純度是

 

．
②下列滴定方式中，最合理的是如圖3（夾持部分略去）

 

（填序號）．

Answer 1

考點：銅金屬及其重要化合物的主要性質(zhì)

專題：

分析：（1）物質(zhì)由不穩(wěn)定物質(zhì)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定物質(zhì)的傾向，所以在酸性溶液中，+1價Cu比+2價Cu更不穩(wěn)定；
（2）①銅能被部分有機物還原；
②加入氯化鐵溶液和稀硫酸溶解后，通入氧氣氧化亞鐵離子為鐵離子，加入氧化銅或碳酸銅調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子全部沉淀，銅離子不沉淀；調(diào)節(jié)溶液PH，加入的物質(zhì)能和溶液中氫離子反應，從而提高溶液PH，但不能引入新的雜質(zhì)；
（3）銅和濃硝酸反應生成硝酸銅和二氧化氮，和稀硝酸反應生成硝酸銅和一氧化氮，在硫酸溶液中會和銅反應生成硫酸銅；圖2裝置能防止倒吸且有毒氣體能完全被吸收；
（4）①根據(jù)反應方程式及滴定數(shù)據(jù)計算出硫酸銅的物質(zhì)的量，再計算出硫酸銅晶體的質(zhì)量分數(shù)；
②EDTA（Na₂H₂Y）標準溶液滴定其中的Cu²⁺，則EDTA盛放在酸式滴定管中．

解答： 解：（1）向Cu₂O中加適量稀硫酸，得到藍色溶液和一種紅色固體，這說明氧化亞銅和稀硫酸反應生成的是硫酸銅、水和單質(zhì)銅，因此該反應的離子化學方程式為：Cu₂O+2H⁺=Cu²⁺+Cu+H₂O，這說明在酸性溶液中，+1價Cu比+2價Cu更不穩(wěn)定，
故答案為：Cu₂O+2H⁺=Cu²⁺+Cu+H₂O；穩(wěn)定；
（2）①a．加熱條件下銅易被氧氣氧化，故a錯誤；
b．灼燒不充分．銅未被完全氧化導致含有銅單質(zhì)，故b正確；
c．氧化銅在加熱過程中不會分解生成銅，故c錯誤；
d．灼燒過程中部分氧化銅被有機物還原生成銅單質(zhì)，故d正確；
故選bd；
②若將雜銅換為純凈的銅粉，可直接向其中加入稀硫酸和Fe₂（SO₄）₃溶液，不斷通入氧氣氧化亞鐵離子為鐵離子，除雜的原則，保證不引入雜質(zhì)，加入氧化銅或堿式碳酸銅都能和酸反應從而調(diào)節(jié)溶液PH，3.7～4.7；且不引進新的雜質(zhì)，鐵離子生成氫氧化鐵沉淀，從而得到純凈的硫酸銅晶體，
故答案為：CuO； 3.7～4.7；Fe（OH）₃；
（3）銅和濃硝酸反應生成硝酸銅和二氧化氮，和稀硝酸反應生成硝酸銅和一氧化氮，加入硫酸會提供氫離子和硝酸根離子形成硝酸溶液氧化銅反應最后生成硫酸銅溶液，二氧化氮或一氧化氮，反應的化學方程式為：Cu+H₂SO₄+2HNO₃=CuSO₄+2NO₂↑+2H₂O，3Cu+3 H₂SO₄+2HNO₃=3CuSO₄+2NO↑+4H₂O
圖2裝置中充入氧氣能平衡壓強，所以能防止倒吸，二氧化氮和一氧化氮有毒，不能直接排空，且一氧化氮不易溶于水，充入氧氣能使一氧化氮轉(zhuǎn)化為二氧化氮，從而使二氧化氮、一氧化氮能全部被氫氧化鈉溶液吸收，防止污染大氣，
故答案為：Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O、3Cu+8HNO₃（�。�=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；
可以防止NO等氮氧化物逸散到空氣中，污染空氣；防止堿液倒吸入反應裝置中；
（4）①根據(jù)方程式可知20.00mL溶液中n（CuSO₄?5H₂O）=n（EDTA）=b×12×10^-3mol；
所以m（CuSO₄?5H₂O）=b×12×10^-3mol×250g/mol=3b g，
因此100mL溶液中CuSO₄?5H₂O的質(zhì)量為：3b×5=15bg，所以ω=

15b

a

×100%，
故答案為：

15b

a

×100%；
②EDTA（Na₂H₂Y）標準溶液滴定其中的Cu²⁺，則EDTA盛放在滴定管中，該溶液顯酸性，用酸式滴定管，所以最合理的為b；
故答案為：b．

點評：本題考查了實驗方案的設(shè)計、評價等知識點，明確物質(zhì)的性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，難點是實驗方案的評價，從實驗的可操作性、簡便性、安全性、環(huán)保等方面考慮，難度較大．