Question

胆矾是重要的化工原料，工业上用Cu与浓H₂SO₄、浓HNO₃反应制备该物质，采取间歇加热、逐渐加入浓HNO₃的方法来制备CuSO₄?5H₂O的新工艺．模拟制备装置如图所示，根据题意回答下列问题．
（1）如图1装置中，分液漏斗内装的液体是______（填“浓硝酸”或“浓硫酸”），该发应会产生有毒气体NO、NO₂等，锥形瓶中液体可以吸收该气体，反应原理为：NO+NO₂+2NaOH=2NaNO₂（该物质化学名是______）+H₂O．该装置中搅拌器的作用是______．反应所得产品在______ （填“三颈烧瓶”或“锥形瓶”）中．
（2）如果铜粉、硫酸及硝酸都比较纯净，则制得的CuSO₄?5H₂O中常常含有的杂质是一种硝酸盐，其化学式是______，已知10℃、20℃时有关物质的溶解度为：CuSO₄?5H₂O（17.4g、20.7g）；该硝酸盐（95.3g、125.1g），提纯CuSO₄?5H₂O的实验操作是______．
（3）用无水硫酸铜检验某双氧水中是否含水时，除了发现固体变蓝外，还发现该双氧水中有气泡产生，对此现象你的猜想是______，检验该气体的实验操作是______．
（4）将0.80g CuSO₄?5H₂O样品受热脱水过程的热重曲线（样品质量随温度变化的曲线）如图2所示．
①由图2中可以看出，CuSO₄?5H₂O分解的最低温度是______．
②试通过计算确定238℃时固体物质的化学式．（要计算过程）
③将CuSO₄?5H₂O固体加热到570℃分解后，得到的主要产物是黑色粉末、硫的最高价氧化物和水蒸气，该反应的化学方程式为______ CuO+SO₃↑+5H₂O↑

Answer 1

【答案】分析：（1）由生成的物质可推断加入的物质，依据盐的化学式读法书写NaNO₂的名称，依据搅拌器在反应时的作用，依据叙述可知所得的产品存在的装置；
（2）依据铜与硝酸也可以反应生成硝酸铜分析判断；依据硫酸铜晶体的溶解度随温度变化的情况，分析采用的方法；
（3）依据双氧水可以分解生成氧气的知识进行猜想并验证即可；
（4）由图象中物质的变化情况分析硫酸铜晶体分解的最低温度，依据238℃时固体物质的质量数据进行分析即可，依据信息中关于反应的叙述书写方程式即可；
解答：解：（1）由生成的物质有气体NO、NO₂等可推断加入的物质是浓硝酸，依据盐的化学式读法可知NaNO₂可知其化学名称为亚硝酸钠，在反应中搅拌器在反应时的作用是充分接触，加快反应速率，依据叙述可知所得的产品存在的装置应该是在三颈烧瓶中；
（2）因为铜与浓硝酸也可以反应生成硝酸铜，所以制取的硫酸铜晶体中常含有硝酸铜的杂质；因为硫酸铜晶体的溶解度随温度变化不明显，而硝酸铜的溶解度随温度变化很明显，所以采用重结晶法可提纯硫酸铜晶体；
（3）因为双氧水可以分解生成氧气，所以可猜想是铜离子起到了催化作用使双氧水分解生成了氧气，在检验是否是氧气时一般是采用带火星的木条看是否复燃完成；
（4）①由图象中的信息可知CuSO₄?5H₂O样品受热脱水过程中在102℃物质的质量开始变小，所以硫酸铜晶体分解的最低温度是102℃；
②解：设238℃时晶体化学式是CuSO₄?xH₂O
CuSO₄?5H₂OCuSO₄?xH₂O+（5-x）H₂O
    250       160+18x
   0.800g      0.570g
=
x=1
该晶体化学式是CuSO₄?H₂O．
③依据题中的信息可知产物是氧化铜、三氧化硫和水，所以化学方程式为：CuSO₄?5H₂OCuO+SO₃↑+5H₂O↑；
故答案为：（1）浓硝酸；亚硝酸钠；充分接触，加快反应速率；  三颈烧瓶；
（2）Cu（NO₃）₂； 重结晶（或冷却结晶）；
（3）铜离子作催化剂，双氧水分解出氧气；用带火星木条检验，看是否复燃．
（4）①102℃； ②CuSO₄?H₂O；CuSO₄?5H₂OCuO+SO₃↑+5H₂O↑；
点评：本题对同学们熟悉的化学知识进行重组创新，将实验探究内容融合在其中，从原理分析、化学实验基本操作、实验计算等全方位考查同学们驾驭知识的能力．为此同学们在平时的实验学习中要精益求精，关注课本实验，理解实验的要求和目的，这对提升同学们的实验能力具有极大的益处．