Question

【题目】某研究小组在实验室以含铁的铜屑为原料制备Cu（NO3）23H2O晶体，并进一步探究用SOCl2制备少量无水Cu（NO3）2．设计的合成路线如下：

已知：①Cu（NO3）23H2OCu（NO3）2Cu（OH）2CuO

②SOCl2熔点﹣105℃、沸点76℃、遇水剧烈水解生成两种酸性气体、水解强烈放热，

请回答：

（1）Cu与足量稀HNO3反应的化学方程式_____

（2）第②步调pH适合的物质是_____（填化学式）．

（3）第③步包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等步骤，其中蒸发浓缩的具体操作是_____．为得到较大颗粒的Cu（NO3）23H2O晶体，可采用的方法是_____（填一种）．

（4）第④步中发生的反应化学方程式是_____．

（5）第④步，某同学设计的实验装置示意图（如图1）有一处不合理，请提出改进方案并说明理由：_____；装置改进后，向仪器A中缓慢滴加SOCl2时，需打开活塞_____（填“a”、“b”或“a和b”）．反应过程中，可能会因温度过高而有副反应，写出两种有效措施_____、_____．

（6）为测定无水Cu（NO3）2产品的纯度，可用分光光度法．

已知：4NH3H2O+Cu2+═Cu（NH3）42++4H2O；Cu（NH3）42+对特定波长光的吸收程度（用吸光度A表示）与Cu2+在一定浓度范围内成正比．现测得Cu（NH3）42+的吸光度A与Cu2+标准溶液浓度关系如图2所示：

准确称取0.315 0g无水Cu（NO3）2，用蒸馏水溶解并定容至100mL，准确移取该溶液10.00mL，加过量NH3H2O，再用蒸馏水定容至100mL，测得溶液吸光度A=0.600，则无水Cu（NO3）2产品的纯度是_____（以质量分数表示）．

Answer 1

【答案】 3Cu+8NHO3（稀）=3Cu（NO3）2+4H2O+2NO↑ CuO或Cu（OH）2或Cu2（OH）2CO3 将溶液转移至蒸发皿中，控制温度（不高于170℃），加热至溶液表面形成一层晶膜 形成一层晶膜减慢减慢冷却结晶的速度或冷却后静置较长时间 Cu（NO3）23H2O+3SOC12=Cu（NO3）2+3SO2↑+6HCI↑ 在AB之间增加干燥装置，防止B中的水蒸气进入A中 b 控制SOC12滴下速度 将三颈烧瓶置于冰水浴中 89.5%

【解析】试题分析：为提高铜的浸取率，所用硝酸必然是过量的，此时铁也溶解转化为硝酸铁，调pH目的是除去铁离子。然后蒸发浓缩、降温结晶得到硝酸铜晶体，最后在SOCl2的保护下脱去结晶水得到无水硝酸铜。

（1）Cu与足量稀HNO3反应的化学方程式3Cu+8NHO3（稀）=3Cu（NO3）2+4H2O+2NO↑。

（2）第②步调pH适合的物质是CuO或Cu（OH）2或Cu2（OH）2CO3．

（3）第③步包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等步骤，其中蒸发浓缩的具体操作是将溶液转移至蒸发皿中，控制温度（不高于170℃，防止硝酸铜水解），加热至溶液表面形成一层晶膜．为得到较大颗粒的Cu（NO3）23H2O晶体，可采用的方法是减慢冷却结晶的速度或冷却后静置较长时间．

（4）第④步中发生的反应化学方程式是Cu（NO3）23H2O+3SOC12=Cu（NO3）2+3SO2↑+6HCI↑．

（5）第④步，某同学设计的实验装置有一处不合理，即氢氧化钠溶液中的水蒸气可以进入A中影响A中的硝酸铜晶体脱水反应。改进的方法是在AB之间增加干燥装置，理由是防止B中的水蒸气进入A中；装置改进后，向仪器A中缓慢滴加SOCl2时，需打开活塞b．反应过程中，可能会因温度过高而有副反应，控制温度的有效措施有：控制SOC12滴下速度、将三颈烧瓶置于冰水浴中等等．

（6）由图像可知，A=0.600时，对应的溶液中c(Cu2+)=1.5mol/L，则n[Cu(NO3)2]= 1.5mol/L=1.5mol，则无水Cu(NO3)2产品的纯度是=89.5%．