Question

12．CuSO₄?5H₂O是銅的重要化合物，有著廣泛的應用．
（一）CuSO₄•5H₂O制取

完成下列填空：
（1）向含銅粉的稀硫酸中滴加少量濃硝酸（可加熱），銅粉溶解時可以觀察到的實驗現象：無色氣體變?yōu)榧t棕色氣體，溶液呈藍色．
（2）根據反應原理，硝酸與硫酸的理論配比（物質的量之比）為2：3．
（3）步驟Ⅰ蒸發(fā)濃縮；
步驟Ⅱ冷卻結晶．
（二）膽礬中CuSO₄•5H₂O含量的測定
已知：CuSO₄+2NaOH→Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄
（4）實驗方案如下，并將步驟④補全：
①將12.500g膽礬樣品溶解，配成100mL溶液，取25mL于燒杯中；
②向溶液中加入100mL0.2500mol/L氫氧化鈉溶液使Cu²⁺完全沉淀（不考慮其它副反應）；
③過濾，多余的氫氧化鈉溶液用0.5000mol/L鹽酸滴定至終點，耗用10.00mL鹽酸；
④做平行實驗1～2次
⑤數據處理．
（5）在滴定中，眼睛應注視錐形瓶中溶液顏色變化；滴定終點時，準確讀數應該是滴定管上藍線粗細交接點所對應的刻度．
（6）就方案中數據進行處理，則樣品CuSO₄•5H₂O中質量分數為0.8．步驟③中沉淀未洗滌，導致結果偏大（填偏大、偏小、無影響）．

Answer 1

分析 （一）CuSO₄•5H₂O制取
Cu和稀硫酸不反應，加入濃硝酸后，二者反應生成銅離子、NO，加入足量稀硫酸，使硝酸完全轉化為NO，然后過濾得到硫酸銅溶液，蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶，然后過濾得到CuSO₄•5H₂O晶體；
（二）（4）①將12.500g膽礬樣品溶解，配成100mL溶液，取25mL于燒杯中，目的是配制一定物質的量濃度溶液；
②向溶液中加入100mL0.2500mol/L氫氧化鈉溶液使Cu²⁺完全沉淀（不考慮其它副反應），二者反應方程式為CuSO₄+2NaOH→Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄；
③過濾，多余的氫氧化鈉溶液用0.5000mol/L鹽酸滴定至終點，耗用10.00mL鹽酸，鹽酸消耗多余的HCl，反應方程式為HCl+NaOH=NaCl+H₂O；
④做平行實驗減小實驗誤差；
⑤數據處理．
（5）在滴定中，眼睛應注視錐形瓶內溶液顏色變化；滴定終點時，準確讀數應該是滴定管上藍線粗細交接點所對應的刻度；
（6）n（NaOH）=0.2500mol/L×0.1L=0.025mol，
n（HCl）=0.5000mol/L×0.010L=0.005mol，根據HCl+NaOH=NaCl+H₂O知，鹽酸消耗n（NaOH）=n（HCl）=0.005mol，所以與硫酸銅反應n（NaOH）=0.025mol-0.005mol=0.02mol，
根據得CuSO₄+2NaOH→Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄，n（CuSO₄）=$\frac{1}{2}$n（NaOH）=$\frac{1}{2}$×0.02mol=0.01mol，
100mL中硫酸銅的物質的量=0.01mol×4=0.04mol，結合Cu原子守恒得m（CuSO₄•5H₂O）=n（CuSO₄•5H₂O）M（CuSO₄•5H₂O）=n（CuSO₄）．M（CuSO₄•5H₂O）=0.04mol×250g/mol=10g，根據質量分數公式計算其質量分數；
步驟③中沉淀未洗滌，導致沉淀質量增大，所以測定結果偏大．

解答 解：（一）CuSO₄•5H₂O制取
Cu和稀硫酸不反應，加入濃硝酸后，二者反應生成銅離子、NO，NO不穩(wěn)定及易被氧化生成紅棕色二氧化氮氣體，所以看到的現象是無色氣體變?yōu)榧t棕色氣體，溶液呈藍色；加入足量稀硫酸，使硝酸完全轉化為NO，然后過濾得到硫酸銅溶液，蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶，然后過濾得到CuSO₄•5H₂O晶體，
（1）Cu和稀硫酸不反應，加入濃硝酸后，二者反應生成銅離子、NO，NO不穩(wěn)定及易被氧化生成紅棕色二氧化氮氣體，所以看到的現象是無色氣體變?yōu)榧t棕色氣體，溶液呈藍色，
故答案為：無色氣體變?yōu)榧t棕色氣體，溶液呈藍色；
（2）離子反應方程式為3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO+4H₂O，假設有2mol硝酸反應，硝酸提供2mol氫離子，還有6mol氫離子被3mol硫酸提供，所以根據反應原理，硝酸與硫酸的理論配比2：3，
故答案為：2：3；
（3）通過以上分析知，步驟I為蒸發(fā)濃縮、步驟II為冷卻結晶，
故答案為：蒸發(fā)濃縮；冷卻結晶；
（二）（4）①將12.500g膽礬樣品溶解，配成100mL溶液，取25mL于燒杯中，目的是配制一定物質的量濃度溶液；
②向溶液中加入100mL0.2500mol/L氫氧化鈉溶液使Cu²⁺完全沉淀（不考慮其它副反應），二者反應方程式為CuSO₄+2NaOH→Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄；
③過濾，多余的氫氧化鈉溶液用0.5000mol/L鹽酸滴定至終點，耗用10.00mL鹽酸，鹽酸消耗多余的HCl，反應方程式為HCl+NaOH=NaCl+H₂O；
④做平行實驗減小實驗誤差；
⑤數據處理，
通過以上分析知，該操作是作平行實驗1-2次，故答案為：做平行實驗1～2次；
（5）在滴定中，眼睛應注視錐形瓶內溶液顏色變化；滴定終點時，準確讀數應該是滴定管上藍線粗細交接點所對應的刻度，故答案為：錐形瓶中溶液顏色變化；藍線粗細交接點；
（6）n（NaOH）=0.2500mol/L×0.1L=0.025mol，
n（HCl）=0.5000mol/L×0.010L=0.005mol，根據HCl+NaOH=NaCl+H₂O知，鹽酸消耗n（NaOH）=n（HCl）=0.005mol，所以與硫酸銅反應n（NaOH）=0.025mol-0.005mol=0.02mol，
根據得CuSO₄+2NaOH→Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄，n（CuSO₄）=$\frac{1}{2}$n（NaOH）=$\frac{1}{2}$×0.02mol=0.01mol，
100mL中硫酸銅的物質的量=0.01mol×4=0.04mol，結合Cu原子守恒得m（CuSO₄•5H₂O）=n（CuSO₄•5H₂O）M（CuSO₄•5H₂O）=n（CuSO₄）．M（CuSO₄•5H₂O）=0.04mol×250g/mol=10g，其質量分數=$\frac{10g}{12.500g}$=0.8；
步驟③中沉淀未洗滌，導致沉淀質量增大，所以測定結果偏大，
故答案為：0.8； 偏大．

點評 本題考查物質制備，為高頻考點，側重考查學生分析計算及實驗操作能力，涉及實驗操作、誤差分析、化學計算等知識點，易錯點是判斷硝酸和硫酸物質的量之比及膽礬質量分數計算，題目難度中等．