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2.高氯酸铜[Cu(ClO42•6H2O]易溶于水,120℃开始分解,常用于生产电极和作催化剂等.可由氯化铜通过下列反应制备:2CuCl2+2Na2CO3+H2O═Cu2(OH)2CO3↓+CO2↑+4NaCl;Cu2(OH)2CO3+4HClO4+9H2O═2Cu(ClO42•6H2O+CO2↑.HClO4是易挥发的发烟液体,温度高于130℃易爆炸.下表列出相应金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1mol•L-1):

金属离子开始沉淀沉淀完全
Fe3+1.13.2
Fe2+5.88.8
Cu2+4.76.7
(1)将CuCl2和Na2CO3用研钵分别研细,加入适量的沸水,搅拌,加热成蓝棕色溶液.静置、冷却、过滤、洗涤得蓝色Cu2(OH)2CO3沉淀.
①把反应物研细的目的是增大反应物之间的接触面积,使反应速率增大.
②检验沉淀是否洗涤干净,应选用试剂是HNO3和AgNO3溶液.
(2)向Cu2(OH)2CO3沉淀中滴加稍过量的HClO4小心搅拌,适度加热后得到蓝色Cu(ClO42溶液同时会产生大量的白雾.
①大量的白雾的成分是HClO4(填化学式).
②适度加热但温度不能过高的原因是防止HClO4、Cu(ClO42分解.
(3)25℃时,若调节溶液pH=3,则溶液中的Fe3+的物质的量浓度为2.64×10-6mol•L-1.(已知25℃时,Fe(OH)3的Ksp=2.64×10-39
(4)某研究小组欲用粗CuCl2固体(含Fe2+)制备纯净的无水氯化铜固体.请补充完整由粗CuCl2固体制备纯净的无水氯化铜固体的实验步骤(可选用的试剂:蒸馏水、稀盐酸、双氧水溶液和氨水):①将粗CuCl2固体溶于蒸馏水,滴入少量的稀盐酸;②加入适量双氧水溶液并充分混合,再加入适量氨水调节溶液pH至3.2~4.7,过滤;③将滤液将滤液加热浓缩,冷却结晶,过滤、(冰水)洗涤,干燥,得到CuCl2•2H2O晶体;④将将 CuCl2•2H2O晶体在HCl气氛中加热至质量不再变化为止,得到无水氯化铜固体.

分析 本题是利用氯化铜和高氯酸制备高氯酸铜的工业流程题,涉及为加快固体溶解通常研细成粉末、利用HNO3和AgNO3溶液检验溶液里的氯离子以及利用水解原理制备无水氯化铜的基本操作,在制备高氯酸铜时因HClO4是易挥发的发烟液体可看到白雾,温度高于130℃高氯酸易爆炸,因此易控制温度不易太高,根据固体溶度积常数公式计算Fe3+在调节溶液PH时溶液里的离子浓度,据此可作答;
(1)①根据影响反应速率的因素分析;
②根据反应2CuCl2+2Na2CO3+H2O═Cu2(OH)2CO3↓+CO2↑+4NaCl可知,沉淀表面可能沾有氯化钠,故检验沉淀是否洗涤干净,可检验氯离子的存在,应选用试剂是 HNO3和AgNO3溶液;
(2)①根据HClO4是易挥发的发烟液体,可推知大量的白雾的成分是HClO4
②根据高氯酸铜[Cu(ClO42•6H2O]120℃开始分解,HClO4是易挥发,温度高于130℃易爆炸,可知需适度加热但温度不能过高;
(3)根据25℃时溶液pH=3,可得C(H+)=1.0×10-3mol/L,C(OH-)=$\frac{{K}_{w}}{c({H}^{+})}=\frac{1×1{0}^{-14}}{1{0}^{-3}}$mol/L=1.0×10-11mol/L,根据氢氧化铁的溶度积Ksp[Fe(OH)3]=2.64×10-39,可知C(Fe3+);
(4)②加入适量双氧水溶液并充分混合,把亚铁离子转化为铁离子,再加入适量氨水调节溶液pH至3.2~4.7,使铁离子完全沉淀,而铜离子不沉淀,过滤;③将滤液加热浓缩,冷却结晶,过滤、(冰水)洗涤,干燥,得到CuCl2•2H2O晶体;④为防止加热时铜离子水解,将 CuCl2•2H2O晶体在HCl气氛中加热至质量不再变化为止,得到无水氯化铜固体.

解答 解:(1)①把反应物研细的目的是 增大反应物之间的接触面积,使反应速率增大,故答案为:增大反应物之间的接触面积,使反应速率增大;
②根据反应2CuCl2+2Na2CO3+H2O═Cu2(OH)2CO3↓+CO2↑+4NaCl可知,沉淀表面可能沾有氯化钠,故检验沉淀是否洗涤干净,可检验氯离子的存在,应选用试剂是 HNO3和AgNO3溶液,故答案为:HNO3和AgNO3溶液;
(2)①根据HClO4是易挥发的发烟液体,可推知大量的白雾的成分是HClO4,故答案为:HClO4
②根据高氯酸铜[Cu(ClO42•6H2O]120℃开始分解,HClO4是易挥发,温度高于130℃易爆炸,可知需适度加热但温度不能过高,故答案为:防止HClO4、Cu(ClO42分解;
(3)25℃时,若调节溶液pH=3,C(H+)=1.0×10-3mol/L,C(OH-)=$\frac{1×1{0}^{-14}}{1{0}^{-3}}$mol/L=1.0×10-11mol/L,根据氢氧化铁的溶度积Ksp[Fe(OH)3]=2.64×10-39,可知C(Fe3+)=$\frac{2.64×1{0}^{-39}}{(1{0}^{-11})^{3}}$mol/L=2.64×10-6 mol•L-1,故答案为:2.64×10-6 mol•L-1
(4)某研究小组欲用粗CuCl2固体(含Fe2+)制备纯净的无水氯化铜固体.实验步骤(可选用的试剂:蒸馏水、稀盐酸、双氧水溶液和氨水):①将粗CuCl2固体溶于蒸馏水,滴入少量的稀盐酸;②加入适量双氧水溶液并充分混合,把亚铁离子转化为铁离子,再加入适量氨水调节溶液pH至3.2~4.7,使铁离子完全沉淀,而铜离子不沉淀,过滤;③将滤液加热浓缩,冷却结晶,过滤、(冰水)洗涤,干燥,得到CuCl2•2H2O晶体;④为防止加热时铜离子水解,将 CuCl2•2H2O晶体在HCl气氛中加热至质量不再变化为止,得到无水氯化铜固体,故答案为:②加入适量双氧水溶液并充分混合,再加入适量氨水调节溶液pH至3.2~4.7;③将滤液加热浓缩,冷却结晶,过滤、(冰水)洗涤,干燥;④将 CuCl2•2H2O晶体在HCl气氛中加热至质量不再变化为止.

点评 本题考查了物质制备实验设计步骤和过程分析判断,有关Ksp计算,物质分离提纯的实验方法应用等,题目难度中等.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

6.某校兴趣小组对SO2与新制Cu(OH)2悬浊液的反应进行探究,实验如表:
装置序号试管中的药品现象

持续通入

实验Ⅰ
1.5mL 1mol?L-1 CuSO4溶液和3.5mL 1mol?L-1 NaOH溶液混合开始时有砖红色沉淀出现,一段时间后,砖红色沉淀消失,静置,试管底部有少量紫红色固体,溶液呈绿色

实验Ⅱ
1.5mL 1mol?L-1 CuCl2溶液和3.5mL 1mol?L-1 NaOH溶液混合开始时有黄色沉淀出现,一段时间后,黄色沉淀消失,静置,生成大量白色沉淀,溶液呈绿色
(1)制取新制Cu(OH)2悬浊液的离子方程式为Cu2++2OH-═Cu(OH)2↓.
(2)甲同学重新用实验II的方法制备新制Cu(OH)2悬浊液,过滤,用蒸馏水洗涤干净.向洗净后的Cu(OH)2中加入5mL蒸馏水,再持续通入SO2气体,现象与实验I相同,此步实验证明:黄色沉淀消失生成大量白色沉淀(或实验II与实验I的现象差异)与Cl-有关(或与SO42-无关).检验Cu(OH)2洗涤干净的方法是取最后一次洗涤液于试管中,向其中滴加少量硝酸酸化的AgNO3溶液,不出现白色沉淀,证明Cu(OH)2洗涤干净.
(3)同学们对白色沉淀的成分继续进行探究.查阅资料如下:CuCl为白色固体,难溶于水,能溶于浓盐酸.它与氨水反应生成Cu(NH32+,在空气中会立即被氧化成含有蓝色Cu(NH342+溶液.
①甲同学向洗涤得到的白色沉淀中加入氨水,得到蓝色溶液,此过程中反应的离子方程式为:CuCl+2NH3•H2O=Cu(NH32++Cl-+2H2O、4Cu(NH32++8NH3•H2O+O2═4Cu(NH342++4OH-+6H2O.
②乙同学用另一种方法证明了该白色沉淀为CuCl,实验方案如图:
填写如表空格:
试剂1试剂2蒸馏水
现象1现象2
③写出实验II中由Cu(OH)2生成白色沉淀的离子方程式:2Cu(OH)2+2Cl-+SO2═2CuCl↓+SO42-+2H2O.
(4)丙同学通过实验证明实验Ⅰ中观察到的砖红色沉淀是Cu2O.完成合理的实验方案:取少量Cu2O固体于试管中,加5mL蒸馏水,向其中持续通入SO2,一段时间后,静置,试管底部有少量紫红色固体,溶液呈绿色(或现象与实验I相同),则说明砖红色沉淀是Cu2O.

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

13.研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时,涉及如下反应:
2NO2(g)+NaCl(s)?NaNO3(s)+ClNO(g) K1△H1<0 (Ⅰ)
2NO(g)+Cl2(g)?2ClNO(g) K2△H2<0 (Ⅱ)
(1)4NO2(g)+2NaCl(s)?2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数K=$\frac{{{K}_{1}}^{2}}{{K}_{2}}$(用K1、K2表示).
(2)为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响,在恒温条件下,向2L恒容密闭容器中加入0.2mol NO和0.1mol 
Cl2,10min时反应(Ⅱ)达到平衡.测得10min内v(ClNO)=7.5×10-3mol•L-1•min-1,则平衡后
n(Cl2)=0.025mol,NO的转化率α1=75%.其他条件保持不变,反应(Ⅱ)在恒压条件下进行,平衡时NO的转化率α2>α1(填“>”“<”或“=”),平衡常数K2不变(填“增大”“减小”或“不变”).若要使K2减小,可采取的措施是升高温度.
(3)实验室可用NaOH溶液吸收NO2,反应为2NO2+2NaOH═NaNO3+NaNO2+H2O.含0.2mol NaOH的水溶液与0.2mol NO2恰好完全反应得1L溶液A,溶液B为0.1mol•L-1的CH3COONa溶液,则两溶液中c(NO${\;}_{3}^{-}$)、
c(NO${\;}_{2}^{-}$)和c(CH3COO-)由大到小的顺序为c(NO3-)>c(NO2-)>c(CH3COO-).
(已知HNO2的电离常数Ka=7.1×10-4mol•L-1,CH3COOH的电离常数Ka=1.7×10-5mol•L-1
可使溶液A和溶液B的pH相等的方法是bc.
a.向溶液A中加适量水       b.向溶液A中加适量NaOH
c.向溶液B中加适量水       d.向溶液B中加适量NaOH.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

10.实验室用下列装置所示的流程进行气体性质实验.图中用箭头表示气体的流向,A为一种纯净、干燥的气体,B是另一种气体,己中有红棕色气体出现.实验中所用的药品只能从下列物质中选取:Na2CO3、NaHCO3、Na2O、Na2O2、NaCl、无水CaCl2、(NH42CO3、碱石灰等固体和蒸馏水.
根据图中装置和现象回答:

(1)按如图组装好实验装置后,首先进行的操作是检验装置气密性.
(2)丙中发生反应的化学方程式(NH42CO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH3↑+CO2↑+H2O.
(3)丁中应选用的干燥剂是碱石灰.戊中的反应开始后断开电源,铂丝继续保持红热,说明该反应放热(填“吸热”或“放热”).
(4)戊中发生的主要反应的化学方程式4NH3+5O2 $\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$4NO+6H2O.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

17.只由两种元素组成的化合物,其中一种元素是氢元素,这类化合物称氢化物,如NaH.NaH是一种重要的生氢剂.它与水反应的方程式为:NaH+H2O═NaOH+H2↑.下面说法正确的是(  )
A.NaH中H的化合价为-1价B.H2O既不是氧化剂也不是还原剂
C.该反应的离子方程式为:H-+H+═H2D.NaOH是氧化产物

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

7.已知在溶液中可发生如下反应:Br2+2Fe2+═2Fe3++2Br-,Cl2+2Br-═Br2+2Cl-.由此推断Br2、Cl2、Fe3+的氧化性由强到弱的顺序是(  )
A.Cl2、Br2、Fe3+B.Br2、Cl2、Fe3+C.Fe3+、Cl2、Br2D.Cl2、Fe3+、Br2

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

14.某金属氯化物MCl240.5g中含有0.6molCl-,则MCl2的摩尔质量为135g/mol;0.15molH2SO4分子所含氢原子数与2.24L(标准状况下)NH3所含氢原子数相等.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

11.常温下,稀硝酸可以将铜溶解,反应方程式为3Cu+8HNO3=3Cu(NO32+2NO↑+4H2O.生成的NO在标准状况时的体积为5.6L,计算
(1)需要参加反应的铜的质量是多少?
(2)被还原的硝酸的物质的量是多少?
(3)反应过程中转移的电子数?

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

12.(1)如图所示为按树状分类法对一组物质进行的分类.请填写下列标注.

(2)中国的“四大发明”之一--黑火药,在发生爆炸时,发生如下的反应:
2KNO3+C+S═K2S+2NO2↑+CO2↑.被氧化的元素是C,氧化剂是S、KNO3
(3)氢氧化铁胶体分散质粒子大小在1-100nm之间.
(4)某气体与标准状况下同体积氧气的质量之比为2:1,则该气体的摩尔质量为64g/mol,此气体在标准状况下的密度是2.86g/Lg/L.
(5)在2g质量分数为28%的KOH水溶液中,K+离子数与H2O分子数之比是1:8.

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