Question

【題目】一水硫酸四氨合銅晶體[Cu(NH3)4SO4·H2O，相對分子質(zhì)量為246]是一種重要的染料及農(nóng)藥中間體。常溫下該物質(zhì)可溶于水，難溶于乙醇。某化學(xué)興趣小組通過以下實(shí)驗(yàn)制備一水硫酸四氨合銅晶體并測定其純度。回答相關(guān)問題：

I．實(shí)驗(yàn)室制取CuSO4溶液

方案i：銅與濃硫酸加熱制備。

方案ii：將銅粉在空氣中充分加熱至完全變黑，再加稀硫酸即可得到硫酸銅溶液。

(1)請寫出方案i反應(yīng)的化學(xué)方程式____，其缺點(diǎn)是____（寫1點(diǎn)）。

(2)實(shí)際生產(chǎn)中方案ii常常有紫紅色固體未反應(yīng)，猜想原因可能是____。

(3)基于此，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，其中一種方案是在硫酸和銅的反應(yīng)容器中滴加H2O2溶液，觀察到的現(xiàn)象是____（寫1點(diǎn)）。H2O2的沸點(diǎn)為150.2℃。為加快反應(yīng)需要提高H2O2溶液的濃度，可通過下圖將H2O2稀溶液濃縮，冷水入口是____（填a或b），增加減壓設(shè)備的目的是____。

II．一水硫酸四氨合銅晶體的制備

(4)硫酸銅溶液含有一定的硫酸，呈酸性，加入適量NH3·H2O調(diào)節(jié)溶液pH，產(chǎn)生淺藍(lán)色沉淀，已知其成分為Cu2(OH)2SO4，試寫出生成此沉淀的離子反應(yīng)方程式__________。

(5)繼續(xù)滴加NH3·H2O，會(huì)轉(zhuǎn)化成深藍(lán)色溶液。從深藍(lán)色溶液中析出深藍(lán)色晶體的簡便實(shí)驗(yàn)是滴加____________。

III．產(chǎn)品純度的測定

(6)精確稱取mg晶體，加適量水溶解，然后逐滴加入足量NaOH溶液，通入水蒸氣將氨全部蒸出，用V1mL0.200mol·L－1的鹽酸完全吸收。以甲基橙作指示劑，用0.200mol·L－1NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過剩的HCl，到終點(diǎn)時(shí)消耗V2mLNaOH溶液。產(chǎn)品純度的表達(dá)式為______。

Answer 1

【答案】Cu＋2H2SO4（濃）CuSO4＋ SO2↑＋2H2O 會(huì)產(chǎn)生有污染的SO2氣體（或硫酸利用率比較低或不節(jié)能） 表面生成的CuO阻止內(nèi)部銅與O2接觸或反應(yīng) 銅溶解、溶液變藍(lán)、產(chǎn)生氣泡 a 降低水的沸點(diǎn)，避免H2O2分解 2Cu2+＋2NH3·H2O＋SO42-=Cu2(OH)2SO4↓＋2NH4+ 乙醇 =

【解析】

（1）方案i銅與濃硫酸加熱反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水，化學(xué)方程式Cu＋2H2SO4（濃）CuSO4＋ SO2↑＋2H2O，其缺點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生有污染的SO2氣體（或硫酸利用率比較低或不節(jié)能）（寫1點(diǎn)）。故答案為：Cu＋2H2SO4（濃）CuSO4＋ SO2↑＋2H2O；會(huì)產(chǎn)生有污染的SO2氣體（或硫酸利用率比較低或不節(jié)能）；

（2）實(shí)際生產(chǎn)中方案ii常常有紫紅色固體未反應(yīng)，猜想原因可能是表面生成的CuO阻止內(nèi)部銅與O2接觸或反應(yīng)。故答案為：表面生成的CuO阻止內(nèi)部銅與O2接觸或反應(yīng)；

（3）在硫酸和銅的反應(yīng)容器中滴加H2O2溶液，Cu在H2O2作用下與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸銅，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu+H2O2+H2SO4═CuSO4+H2O，觀察到的現(xiàn)象是銅溶解、溶液變藍(lán)、產(chǎn)生氣泡（寫1點(diǎn)）。H2O2的沸點(diǎn)為150.2℃。為加快反應(yīng)需要提高H2O2溶液的濃度，可通過減壓蒸餾將H2O2稀溶液濃縮，冷凝水逆流時(shí)熱交換效率高，冷水入口是a（填a或b），過氧化氫受熱易分解，故采用減壓蒸餾的方式，增加減壓設(shè)備的目的是降低水的沸點(diǎn)，避免H2O2分解。

故答案為：銅溶解、溶液變藍(lán)、產(chǎn)生氣泡；a；降低水的沸點(diǎn)，避免H2O2分解；

II．（4）硫酸銅溶液含有一定的硫酸，呈酸性，加入適量NH3·H2O調(diào)節(jié)溶液pH，產(chǎn)生淺藍(lán)色沉淀Cu2(OH)2SO4，生成此沉淀的離子反應(yīng)方程式2Cu2+＋2NH3·H2O＋SO42-=Cu2(OH)2SO4↓＋2NH4+ 。故答案為：2Cu2+＋2NH3·H2O＋SO42-=Cu2(OH)2SO4↓＋2NH4+ ；

（5）繼續(xù)滴加NH3·H2O，會(huì)轉(zhuǎn)化成深藍(lán)色溶液。由于Cu（NH3）4SO4·H2O晶體難溶于乙醇，可溶于水，從深藍(lán)色溶液中析出深藍(lán)色晶體的簡便實(shí)驗(yàn)是滴加乙醇。故答案為：乙醇；

III．（6）與氨氣反應(yīng)的n（HCl）=10-3V1L×0.200mol·L-1-0.200mol·L-1×10-3V2L=2×10-4（V1-V2）mol，根據(jù)NH3～HCl可知，n（NH3）=n（HCl）=2×10-4（V1-V2）mol，則n[Cu（NH3）4SO4·H2O]=n（NH3）=5×10-5（V1-V2）mol，樣品中產(chǎn)品純度的表達(dá)式為：==。

故答案為：=。