Question

某研究小组在实验室中用铜粉(含铁粉5%以上)制取胆矾(CuSO₄·5H₂O)并检验其纯度，限选试剂：3 mol·L^－1H₂SO₄溶液、浓硝酸、3%H₂O₂溶液、0.2 mol·L^－1NaOH溶液、20% KSCN溶液、BaCl₂溶液。有关物质溶解度如下表(单位g/100 g H₂O)：

温度/℃	0	20	40	60	80	100
CuSO4	14.3	20.7	28.5	40.0	55.0	75.4
Cu(NO3)2	81.8	124.8	163.1	181.8	207.8	247.3

 
(1)完成制取胆矾的实验方案。

实验步骤	预期现象
步骤1：除铁。将铜粉置于烧杯中，__________________	_______________________
步骤2：溶解。将步骤1得到的铜粉置于烧杯中， __________________________	_______________________
步骤3：结晶。将步骤2所得溶液蒸发浓缩至液面有晶膜出现，冷却至室温，过滤得粗产品

 
(2)完成步骤1后，检验铜粉中的铁是否除尽的实验操作是___________。
(3)若胆矾中含有少量Cu(NO₃)₂·3H₂O，测定其中CuSO₄·5H₂O的含量，实验步骤如下：称量胆矾样品的质量为m₁，加水溶解，滴加足量BaCl₂溶液，充分反应后过滤，将滤渣烘干、冷却，称得其质量为m₂。样品中CuSO₄·5H₂O的质量分数为________(列出算式)。

Answer 1

　(1)

实验步骤	预期现象
步骤1：加入足量3 mol·L－1H2SO4溶液，充分反应后过滤，充分洗涤滤渣	有无色气泡产生，溶液由无色变成浅绿色
步骤2：加入适量3 mol·L－1H2SO4溶液，再缓慢、分批加入浓硝酸，边加边搅拌直至铜粉完全溶解	有红棕色气体产生，溶液由无色变成蓝色

 
(2)取少量铜粉于试管中，加入少量3 mol·L^－1H₂SO₄溶液，充分振荡后取上层溶液于另一试管中，滴加少量3%H₂O₂溶液，再滴加几滴20%KSCN溶液
(3) ×100%

　(1)制备胆矾的实验设计：根据所给试剂，由于铜不能直接与稀硫酸反应，因此需要氧化剂(H₂O₂或HNO₃)将铜氧化为Cu^2＋，Cu^2＋对H₂O₂的分解有催化作用，因此只能用浓硝酸氧化，但如果直接用浓硝酸氧化生成Cu(NO₃)₂，再和硫酸通过复分解反应制备CuSO₄，会增大HNO₃的用量且会引入Cu(NO₃)₂杂质。因此实验中借助反应：3Cu＋8H^＋＋2NO===3Cu^2＋＋2NO↑＋4H₂O，即先加硫酸，再加浓硝酸。(2)检验铜中的铁粉是否除尽，还可以通过检验最后一次硫酸洗涤液中是否含有Fe^2＋来确定。
(3)CuSO₄·5H₂O　～　　　BaSO₄
250　　　　　  　 　 233
　　　　　     　m₂
则样品中CuSO₄·5H₂O的质量分数为×100%。