Question

20．硫酸四氨合銅晶體（[Cu（NH₃）₄]SO₄•H₂O）常用作殺蟲(chóng)劑、媒染劑，在堿性鍍銅中也常用作電鍍液的主要成分，在工業(yè)上用途廣泛．常溫下該物質(zhì)在空氣中易與水和二氧化碳反應(yīng)，生成銅的堿式鹽，使晶體變成綠色的粉末．下面為硫酸四氨合銅晶體的制備以及NH₃和SO₄^2-質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)．
步驟一：硫酸四銨合銅晶體的制備
發(fā)生反應(yīng)為：CuSO₄+4NH₃•H₂O═[Cu（NH₃）₄]SO₄•H₂O+3H₂O．現(xiàn)取10g CuSO₄•5H₂O溶于14mL水中，加入20mL濃氨水，沿?zé)�杯壁慢慢滴�?5%的乙醇．靜置析出晶體后，減壓過(guò)濾，晶體用乙醇與濃氨水的混合液洗滌，再用乙醇與乙醚的混合液淋洗，然后將其在60℃左右小心烘干．
步驟二：NH₃的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的測(cè)定（裝置如圖1所示）
稱取0.250g 樣品，放入250mL錐形瓶中，加80mL水溶解．在另一錐形瓶中，準(zhǔn)確加入30mL 0.500mol•L^-1 HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液，放入冰水浴中．從漏斗中加入15mL 10% NaOH溶液，加熱樣品，保持微沸狀態(tài) 1小時(shí)左右．蒸餾完畢后，取出插入HCl 溶液中的導(dǎo)管，用蒸餾水沖洗導(dǎo)管內(nèi)外，洗滌液收集在氨吸收瓶中，從冰水浴中取出吸收瓶，加 2 滴酸堿指示劑，用0.500mol•L^-1的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，用去NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液22.00mL．
步驟三：SO₄^2-質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的測(cè)定
稱取試樣0.600g置于燒杯中，依次加入蒸餾水、稀鹽酸、BaCl₂溶液，水浴加熱半小時(shí)．過(guò)濾，用稀硫酸洗滌．取下濾紙和沉淀置于已恒重的坩堝中在800-850℃灼燒至再次恒重，得到固體0.699g．
（1）步驟一加入95%乙醇的作用為降低硫酸四氨合銅晶體的溶解度，有利于晶體析出．此步驟進(jìn)行兩次洗滌操作，用乙醇與乙醚的混合液淋洗的目的為下一步烘干溫度較低，利用乙醇與乙醚易揮發(fā)的性質(zhì)，得到較干燥的硫酸四氨合銅晶體，大量減少下一步烘干所用時(shí)間．不采用蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶的方法制備硫酸四氨合銅晶體的原因?yàn)榱蛩崴陌焙香~蒸發(fā)濃縮過(guò)程，受熱分解可以生成NH₃．
（2）步驟二裝置中15mL 10% NaOH溶液加熱樣品，保持微沸狀態(tài) 1小時(shí)左右的目的是將氨全部蒸出，從而得到準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果．通過(guò)此步驟測(cè)定NH₃的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為27.2%．此實(shí)驗(yàn)
裝置，如不使用空氣冷凝管和冰水浴將使氨氣的測(cè)定結(jié)果偏高（“偏高”、“不變”或“偏低”）．
（3）步驟二中，根據(jù)酸堿中和滴定曲線分析，此實(shí)驗(yàn)中所加入的酸堿指示劑為B．
A．甲基橙   B．甲基紅   C．酚酞
（4）步驟三中用稀硫酸洗滌的目的是BaSO₄（s）?Ba²⁺（aq）+SO₄^2-（aq），洗凈雜質(zhì)的同時(shí)，SO₄^2-濃度升高使BaSO₄的沉淀溶解平衡逆向移動(dòng)，減少BaSO₄的溶解（用必要的方程式和文字說(shuō)明）．該步驟中灼燒過(guò)程如果溫度過(guò)高可生成一種有害氣體和一種可溶于水的鹽，寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式BaSO₄+4C高$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4CO↑+BaS．

Answer 1

分析 （1）硫酸四銨合銅晶體的制備過(guò)程中，加入95%乙醇可以降低硫酸四氨合銅晶體的溶解度，有利于晶體析出，靜置析出晶體后，減壓過(guò)濾，晶體用乙醇與濃氨水的混合液洗滌，再用乙醇與乙醚的混合液淋洗，由于下一步烘干溫度較低，利用乙醇與乙醚易揮發(fā)的性質(zhì)，得到較干燥的硫酸四氨合銅晶體，大量減少下一步烘干所用時(shí)間，然后將其在60℃左右小心烘干，以防止硫酸四氨合銅蒸發(fā)濃縮過(guò)程，受熱分解生成NH₃，據(jù)此答題；
（2）步驟二裝置中15mL 10% NaOH溶液加熱樣品，保持微沸狀態(tài)1小時(shí)左右，可以使溶液中的氨氣充分揮發(fā)出來(lái)，根據(jù)滴定用去的氫氧化鈉的物質(zhì)的量可以計(jì)算出與氨反應(yīng)的鹽酸的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算產(chǎn)生的氨氣的物質(zhì)的量，再計(jì)算出NH₃的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；如不使用空氣冷凝管和冰水浴將使氨氣，鹽酸會(huì)揮發(fā)，則消耗的氫氧化鈉會(huì)偏少，據(jù)此分析；
（3）根據(jù)中和滴定的原理，指示劑的變色點(diǎn) 的pH值要與滴定終點(diǎn)的pH值接近，據(jù)此選擇指示劑；
（4）用稀硫酸洗滌硫酸鋇沉淀，可以減小硫酸鋇的損失，濾紙和硫酸鋇沉淀一起灼燒，濾紙?zhí)蓟�后可以硫酸鋇發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成一氧化碳和硫化鋇，據(jù)此答題；

解答 解：（1）硫酸四銨合銅晶體的制備過(guò)程中，加入95%乙醇可以降低硫酸四氨合銅晶體的溶解度，有利于晶體析出，靜置析出晶體后，減壓過(guò)濾，晶體用乙醇與濃氨水的混合液洗滌，再用乙醇與乙醚的混合液淋洗，由于下一步烘干溫度較低，利用乙醇與乙醚易揮發(fā)的性質(zhì)，得到較干燥的硫酸四氨合銅晶體，大量減少下一步烘干所用時(shí)間，然后將其在60℃左右小心烘干，以防止硫酸四氨合銅蒸發(fā)濃縮過(guò)程，受熱分解生成NH₃，
故答案為：降低硫酸四氨合銅晶體的溶解度，有利于晶體析出；下一步烘干溫度較低，利用乙醇與乙醚易揮發(fā)的性質(zhì)，得到較干燥的硫酸四氨合銅晶體，大量減少下一步烘干所用時(shí)間；硫酸四氨合銅蒸發(fā)濃縮過(guò)程，受熱分解可以生成NH₃；
（2）步驟二裝置中15mL 10% NaOH溶液加熱樣品，保持微沸狀態(tài)1小時(shí)左右，可以使溶液中的氨氣充分揮發(fā)出來(lái)，與鹽酸反應(yīng)的氫氧化鈉的物質(zhì)的量為0.500mol•L^-1×0.022L=0.011mol，所以與氨反應(yīng)的鹽酸的物質(zhì)的量為0.030L×0.500mol•L^-1-0.011mol=0.004mol，則產(chǎn)生的氨氣的物質(zhì)的量為0.004mol，所以NH₃的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為$\frac{0.004×17}{0.250}$×100%=27.2%，如不使用空氣冷凝管和冰水浴將使氨氣，鹽酸會(huì)揮發(fā)，則消耗的氫氧化鈉會(huì)偏少，根據(jù)上面的計(jì)算過(guò)程可知，計(jì)算出的氨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)偏高，
故答案為：將氨全部蒸出，從而得到準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果；27.2%； 偏高；
（3）根據(jù)中和滴定的原理，指示劑的變色點(diǎn) 的pH值要與滴定終點(diǎn)的pH值接近，根據(jù)圖中變色點(diǎn)的pH值可知，應(yīng)選擇甲基紅，故選B；
（4）用稀硫酸洗滌硫酸鋇沉淀，可以減小硫酸鋇的損失，沉淀溶解平衡的方程式為BaSO₄（s）?Ba²⁺（aq）+SO₄^2-（aq），濾紙和硫酸鋇沉淀一起灼燒，濾紙?zhí)蓟�后可以硫酸鋇發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成一氧化碳和硫化鋇，反應(yīng)方程式為BaSO₄+4C 高$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4CO↑+BaS，
故答案為：BaSO₄（s）?Ba²⁺（aq）+SO₄^2-（aq），洗凈雜質(zhì)的同時(shí)，SO₄^2-濃度升高使BaSO₄的沉淀溶解平衡逆向移動(dòng)，減少BaSO₄的溶解；BaSO₄+4C 高$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4CO↑+BaS．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、物質(zhì)組成的測(cè)定，題目難度中等，試題綜合性較強(qiáng)，知識(shí)點(diǎn)較全面，正確理解制備原理為解答關(guān)鍵，試題充分考查了學(xué)生的分析、理解能力、計(jì)算能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>