Question

某研究小組在實驗室中用銅粉(含鐵粉5%以上)制取膽礬(CuSO4·5H2O)并檢驗其純度，限選試劑：3 mol·L－1H2SO4溶液、濃硝酸、3%H2O2溶液、0.2 mol·L－1NaOH溶液、20% KSCN溶液、BaCl2溶液。有關(guān)物質(zhì)溶解度如下表(單位g/100 g H2O)：

溫度/℃	0	20	40	60	80	100
CuSO4	14.3	20.7	28.5	40.0	55.0	75.4
Cu(NO3)2	81.8	124.8	163.1	181.8	207.8	247.3

 

(1)完成制取膽礬的實驗方案。

實驗步驟	預期現(xiàn)象
步驟1：除鐵。將銅粉置于燒杯中，__________________	_______________________
步驟2：溶解。將步驟1得到的銅粉置于燒杯中， __________________________	_______________________
步驟3：結(jié)晶。將步驟2所得溶液蒸發(fā)濃縮至液面有晶膜出現(xiàn)，冷卻至室溫，過濾得粗產(chǎn)品

 

(2)完成步驟1后，檢驗銅粉中的鐵是否除盡的實驗操作是___________。

(3)若膽礬中含有少量Cu(NO3)2·3H2O，測定其中CuSO4·5H2O的含量，實驗步驟如下：稱量膽礬樣品的質(zhì)量為m1，加水溶解，滴加足量BaCl2溶液，充分反應(yīng)后過濾，將濾渣烘干、冷卻，稱得其質(zhì)量為m2。樣品中CuSO4·5H2O的質(zhì)量分數(shù)為________(列出算式)。

 

Answer 1

　(1)

實驗步驟	預期現(xiàn)象
步驟1：加入足量3 mol·L－1H2SO4溶液，充分反應(yīng)后過濾，充分洗滌濾渣	有無色氣泡產(chǎn)生，溶液由無色變成淺綠色
步驟2：加入適量3 mol·L－1H2SO4溶液，再緩慢、分批加入濃硝酸，邊加邊攪拌直至銅粉完全溶解	有紅棕色氣體產(chǎn)生，溶液由無色變成藍色

 

(2)取少量銅粉于試管中，加入少量3 mol·L－1H2SO4溶液，充分振蕩后取上層溶液于另一試管中，滴加少量3%H2O2溶液，再滴加幾滴20%KSCN溶液

(3) ×100%

【解析】　(1)制備膽礬的實驗設(shè)計：根據(jù)所給試劑，由于銅不能直接與稀硫酸反應(yīng)，因此需要氧化劑(H2O2或HNO3)將銅氧化為Cu2＋，Cu2＋對H2O2的分解有催化作用，因此只能用濃硝酸氧化，但如果直接用濃硝酸氧化生成Cu(NO3)2，再和硫酸通過復分解反應(yīng)制備CuSO4，會增大HNO3的用量且會引入Cu(NO3)2雜質(zhì)。因此實驗中借助反應(yīng)：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，即先加硫酸，再加濃硝酸。(2)檢驗銅中的鐵粉是否除盡，還可以通過檢驗最后一次硫酸洗滌液中是否含有Fe2＋來確定。

(3)CuSO4·5H2O　～　　　BaSO4

250　　　　　 　 　 233

　　　　　 　m2

則樣品中CuSO4·5H2O的質(zhì)量分數(shù)為×100%。