Question

高氯酸铜[Cu（C1O₄）₂?6H₂O]易溶于水，120℃开始分解，常用于生产电极和作燃烧的催化剂等．实验室制备少量高氯酸铜的步骤如下：
（1）制备纯净的硫酸铜称取15g粗CuSO₄（含Fe²⁺）放入小烧杯中，加入50mL蒸馏水，搅拌．滴入少量稀硫酸，再滴加2mL3%的H₂O₂溶液，充分反应．将溶液冷却，逐滴加入0.5～1mol?L^-1的NaOH溶液，直到pH=3.5～4，过滤，滤液转移到洁净的蒸发皿中，用稀硫酸将溶液pH调至1-2，再经蒸发、结晶、洗涤、晾干得精制的硫酸铜晶体（已知开始沉淀至沉淀完全的pH：Fe³⁺为2～3.7，Cu²⁺为4.7～6.7）．
①加入酸化的过氧化氢溶液，发生反应的离子方程式为

2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O

．
②用NaOH溶液将溶液pH调至3.5～4，其目的是

使Fe2+完全转化为Fe（OH）3沉淀，而铜离子不沉淀

．
（2）依据用（1）制得的精制硫酸铜晶体，制备高纯度的Cu（C1O₄）₂?6H₂O，请补充实验
步骤．该实验可选用的试剂有：70%HClO₄溶液，Na₂CO₃?1OH₂O，盐酸酸化的氯化钡溶液．
a．称取7.0gCuSO₄?5H₂O和8．OgNa₂CO₃?10H₂O，混合研细后，投入100mL沸水，快速搅拌，静置得绿色沉淀．
b．过滤，用少量蒸馏水洗涤沉淀

2-3

次．
c．用

盐酸酸化的氯化钡

检验沉淀是否洗涤干净，
d．在沉淀中慢慢滴加70%HClO₄溶液，搅拌至

刚好不产生气泡

为止．
e．过滤，得蓝色高氯酸铜溶液．f．在通风橱中蒸发至不再产生白雾，继续蒸发至有晶膜出现，冷却、结晶、过滤、洗涤，得蓝色晶体．
g．60℃下，在烘箱中干燥2h，得Cu（ClO₄）2?6H₂O晶体8.4g．
①补充上述步骤b、c和d．            
②本次实验产率为_

80.9%

．
③某温度下，高氯酸铜同时按两种方式分解：（A）．Cu（ClO₄）₂═CuCl₂+4O₂↑（B）.2Cu（ClO₄）₂═2CuO+7O₂↑十+2Cl₂↑
若测得V（O₂）/V（Cl₂）=n，则按（A）式分解的高氯酸铜的质量分数为

2n-7

2n+1

（用含n的代数式表示）．

Answer 1

分析：（1）①依据实验步骤和过程分析；加入过氧化氢是为了氧化亚铁离子为铁离子后调节溶液PH沉淀除去；
②已知开始沉淀至沉淀完全的pH：Fe³⁺为2～3.7，Cu²⁺为4.7～6.7，加入氢氧化钠调节溶液PH为3.5～4，其目的沉淀铁离子；
（2）①b、洗涤2-3次除去沉淀表面的杂质；
c、沉淀表面是否洗涤干净，需要检验是否含有硫酸根离子进行分析；
d、在沉淀中慢慢滴加70%HClO₄溶液，至无气体放出；
②产率等于实际产量除以理论产量计算；
③依据化学方程式定量关系计算分析；

解答：解：（1）①过氧化氢是为了氧化亚铁离子为铁离子后调节溶液PH沉淀除去，氧化亚铁离子的离子方程式为：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O；
故答案为：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O；
②已知开始沉淀至沉淀完全的pH：Fe³⁺为2～3.7，Cu²⁺为4.7～6.7，加入氢氧化钠调节溶液PH为3.5～4，其目的沉淀铁离子，铜离子不沉淀；
故答案为：使Fe³⁺完全转化为Fe（OH）₃沉淀，而铜离子不沉淀；
（2）①b、洗涤2-3次除去沉淀表面的杂质，使测定结果更准确；
故答案为：2-3；
c、沉淀表面是否洗涤干净，需要检验是否含有硫酸根离子，加入盐酸酸化的氯化钡溶液，若无沉淀生成证明洗涤干净；
故答案为：盐酸酸化的氯化钡溶液；
d、在沉淀中慢慢滴加70%HClO₄溶液，搅拌至无气体放出，说明反应进行完全；
故答案为：刚好不产生气泡；
②称取7.0gCuSO₄?5H₂O和8．OgNa₂CO₃?10H₂O，混合研细后加入70%HClO₄溶液反应生成得蓝色高氯酸铜溶液，依据铜元素守恒计算得到理论上得到Cu（ClO₄）₂?6H₂O的质量为

7.0g

250g/mol

×371g/mol=10.388g
产率=

8.4g

10.388g

×100%=80.9%；
故答案为：80.9%；
③（A）Cu（ClO₄）₂═CuCl₂+4O₂↑（B）.2Cu（ClO₄）₂═2CuO+7O₂↑十+2Cl₂↑
若测得V（O₂）/V（Cl₂）=n，设B反应生成氯气为x，消耗Cu（ClO₄）₂为x，则共生成氧气为xn，A反应中生成氧气为nx-

7

2

x，消耗Cu（ClO₄）₂为

nx-3.5x

4

则按（A）式分解的高氯酸铜的质量分数=

nx-3.5x 4

nx-3.5x 4 +x

×100%=

2n-7

2n+1

；
故答案为：

2n-7

2n+1

点评：本题考查了物质制备实验设计步骤和过程分析判断，化学方程式计算应用，物质提纯的实验方法应用，题目难度中等．