Question

20．硫酸四氨合銅晶體（[Cu（NH₃）₄]SO₄•H₂O）常用作殺蟲劑、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，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)量百分數(shù)的測定實驗．
步驟一：硫酸四銨合銅晶體的制備
發(fā)生反應為：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，沿燒杯壁慢慢滴加95%的乙醇．靜置析出晶體后，減壓過濾，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)量百分數(shù)的測定（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，準確加入30mL 0.500mol•L^-1 HCl標準溶液，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小時左右．蒸餾完畢后，取出插入HCl 溶液中的導管，用蒸餾水沖洗導管內(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標準溶液滴定，用去NaOH標準溶液22.00mL．
步驟三：SO₄^2-質(zhì)量百分數(shù)的測定
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．過濾，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間．不采用蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶的方法制備硫酸四氨合銅晶體的原因為硫酸四氨合銅蒸發(fā)濃縮過程，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小時左右的目的是將氨全部蒸出，從而得到準確的測量結果．通過此步驟測定NH₃的質(zhì)量百分數(shù)為27.2%．此實驗
裝置，如不使用空氣冷凝管和冰水浴將使氨氣的測定結果偏高（“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，此實驗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，SO₄^2-濃度升高使BaSO₄的沉淀溶解平衡逆向移動，減少BaSO₄的溶解（用必要的方程式和文字說明）．該步驟中灼燒過程如果溫度過高可生成一種有害氣體和一種可溶于水的鹽，寫出該反應的化學方程式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小時左右，可以使溶液中的氨氣充分揮發(fā)出來，根據(jù)滴定用去的氫氧化鈉的物質(zhì)的量可以計算出與氨反應的鹽酸的物質(zhì)的量，進而計算產(chǎn)生的氨氣的物質(zhì)的量，再計算出NH₃的質(zhì)量百分數(shù)；如不使用空氣冷凝管和冰水浴將使氨氣，鹽酸會揮發(fā)，則消耗的氫氧化鈉會偏少，據(jù)此分析；
（3）根據(jù)中和滴定的原理，指示劑的變色點 的pH值要與滴定終點的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，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間；硫酸四氨合銅蒸發(fā)濃縮過程，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小時左右，可以使溶液中的氨氣充分揮發(fā)出來，與鹽酸反應的氫氧化鈉的物質(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)量百分數(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，鹽酸會揮發(fā)，則消耗的氫氧化鈉會偏少，根據(jù)上面的計算過程可知，計算出的氨的質(zhì)量分數(shù)會偏高，
故答案為：將氨全部蒸出，從而得到準確的測量結果；27.2%； 偏高；
（3）根據(jù)中和滴定的原理，指示劑的變色點 的pH值要與滴定終點的pH值接近，根據(jù)圖中變色點的pH值可知，應選擇甲基紅，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，生成一氧化碳和硫化鋇，反應方程式為BaSO₄+4C 高$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4CO↑+BaS，
故答案為：BaSO₄（s）?Ba²⁺（aq）+SO₄^2-（aq），洗凈雜質(zhì)的同時，SO₄^2-濃度升高使BaSO₄的沉淀溶解平衡逆向移動，減少BaSO₄的溶解；BaSO₄+4C 高$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4CO↑+BaS．

點評 本題考查了物質(zhì)的制備實驗方案的設計、物質(zhì)組成的測定，題目難度中等，試題綜合性較強，知識點較全面，正確理解制備原理為解答關鍵，試題充分考查了學生的分析、理解能力、計算能力及化學實驗能力．