Question

实验室常用铜片、稀硫酸和浓硝酸来制备五水硫酸铜：Cu+2HNO₃+H₂SO₄=CuSO₄+2NO₂↑+2H₂O分以下几个步骤：
①将盛有4.5g铜屑的蒸发皿置于酒精灯火焰上，灼烧至表面呈现黑色，冷却；
②加16mL3mol?L^-1硫酸，再缓慢、分批加入7mL12mol?L^-1硝酸（在通风橱进行）；
③待反应缓和后，盖上表面皿，用水浴加热至铜屑全溶；
④倾析法趁热将溶液转移到另一蒸发皿中，并在水浴上浓缩到溶液出现晶膜，冷却，过滤；
…
请回答下列问题：
（1）将铜屑灼烧的目的是______，表面的黑色物质是______．
（2）加入硝酸时，必须缓慢、分批加入的目的是______．
（3）控制硝酸总量尽可能小除了环保和节约原料外，还可能的原因是______．
（4）下图是硫酸铜和硝酸铜的溶解度表（单位：g），请根据表回答：

温度/℃	0	20	40	60	80	100
CuSO4?5H2O	23.1	32.0	44.6	61.8	83.8	114.0
Cu（NO3）2?xH2O	83.5	125.0	163.0	182.0	208.0	247.0

①步骤④溶液冷却时析出的晶体主要是______．
②将五水硫酸铜粗产品提纯，要采取的实验方法是______．
（5）实验中取用蒸发皿的仪器是______，使用蒸发皿时的注意事项是______．（只需写出一项）
（6）如不用水浴加热蒸发，五水硫酸铜晶体可能会因温度高转变为白色的硫酸铜，此过程属于______变化．（填“物理”或“化学”）

Answer 1

解：（1）因金属表面沾有油污，用加热可除去，同时生成黑色的氧化铜，故答案：除去表面的油污，氧化铜；
（2）硝酸是氧化剂，加快了会有大量气体放出，会夹带溶液，使溶液溢出容器；分批加是为充分利用硝酸，避免未反应的酸在加热时分解．故答案：防止反应剧烈，有液体溅出；避免硝酸分解；
（3）反应时，硝酸加多了，会导致粗产品中含有较多的硝酸铜，致使粗产品呈绿色．故答案：避免引入过多NO₃^-，影响后面的实验；
（4）①因CuSO₄?5H₂O的溶解度随温度变化较大，所以先析出，故答案：五水硫酸铜；
②因CuSO₄?5H₂O含有杂质Cu（NO₃）₂?xH₂O，但Cu（NO₃）₂?xH₂O溶解度随温度变化不大，故可用重结晶法提纯，故答案：重结晶；
（5）蒸发皿在实验中有一定的温度，应用坩埚钳取用，同时蒸发皿蒸发溶液时蒸发皿中溶液的体积不超过它体积的2/3、蒸发溶液时不能蒸干，有大部分晶体析出时停止加热、避免骤冷导致蒸发皿破裂等，故答案：避免骤冷导致蒸发皿破裂或蒸发溶液时蒸发皿中溶液的体积不超过它体积的2/3或蒸发溶液时不能蒸干等；
（6）由于固体由CuSO₄?5H₂O变成CuSO₄，这是两种不同的物质，故答案：化学．
分析：（1）根据金属表面沾有油污；根据固体的颜色分析；
（2）根据硝酸是氧化剂，加快了会有大量气体放出，分批加是为充分利用硝酸，同时避免酸在加热时分解；
（3）根据硝酸加多了，会导致粗产品中含有较多的硝酸铜；
（4）①根据CuSO₄?5H₂O的溶解度随温度变化较大；
②根据固体混合物中目标组分在某种溶剂中的溶解度随温度变化有明显差异，在较高温度下溶解度大，降低温度时溶解度小，从而用重结晶分离提纯；
（5）根据蒸发皿在实验中有一定的温度，不能直接用手拿；根据蒸发皿使用的注意事项；
（6）根据加热前后两种固体不同．
点评：本题是一道实验综合题，由五水硫酸铜的制备，学习了由不活泼金属与酸作用制备盐的方法及重结晶法提纯物质．