题目内容

3.一水合硫酸四氨合铜(Ⅱ)[Cu(NH3)4]SO4)•H2O为深蓝色晶体,在工业上用途广泛,常用作杀虫剂、媒染剂.某学习小组探究制备该晶体并测定其组成的实验过程如下:
(Ⅰ)晶体的制备原理及流程:
CuSO4+4NH3+H2O═[Cu(NH3)4]SO4)•H2O
回答下列问题:
(1)无水乙醇的作用降低其溶解性,有利于晶体的析出;烘干晶体的温度性质60℃的原因是温度过高受热晶体会分解;
(2)实验制得产物晶体中往往有Cu2(OH)2SO4杂质,分析产生该杂质的原因可能是铜离子发生水解;
(Ⅱ)晶体中溶解于酸性溶液中,加入NaI溶液,Cu2+可与I作用产生I2和白色沉淀,该反应的离子方程式为2Cu2++4I-═2CuI↓+I2,再用Na2S2O3溶液滴定I2,即可得Cu2+含量;
(Ⅲ)晶体中氮含量的测定
实验装置如图所示,称取0.9380g[Cu(NH3)x]SO4•H2O晶体[M=(178+17x)g/mol]于锥形瓶a中,通过分液漏斗向锥形瓶a中滴加10%NaOH溶液,用1.000mol/L的NaOH标准滴定b中剩余的HCl.
(4)滴定管读数如图所示,消耗标准液16.00mL;[Cu(NH3)x]SO4•H2O中x=3.56,推测测量值(x)比理论值偏小的原因是加入的NaOH溶液不足,没有加热(或生成的氨气没有完全逸出);
(Ⅳ)SO42-含量的测定--沉淀法
(5)称取一定质量的试样,加稀盐酸溶解,将BaCl2加入溶液中,静置得到BaSO4沉淀,检验沉淀已完全的操作为静置,向上层清液中加入少量BaCl2溶液,若无沉淀生成,则说明沉淀完全.

分析 (1)[Cu(NH3)4]SO4)•H2O晶体易溶于水,不溶于乙醇,加热晶体易分解;
(2)实验制得产物晶体中往往有Cu2(OH)2SO4杂质,分析产生该杂质的原因可能铜离子发生水解;
(Ⅱ)铜离子被I-还原为亚铜离子,碘离子被氧化为I2,根据原子守恒和得失电子守恒书写;
(4)根据滴定管读数用开始-结束计算消耗标准液体积;Cu(NH3)xSO4•H2O与氢氧化钠反应生成的氨气被盐酸吸收,再用氢氧化钠滴定剩余的盐酸,根据消耗的氢氧化钠求出与氨气反应的盐酸,以及氨气的物质的量,根据晶体与氨气的物质的量的关系求出x;若生成的氨气偏少或氨气没有完全逸出,则氨气的物质的量偏小,x值偏小;
(5)SO42-离子和Ba2+离子反应会生成白色不溶于硝酸的白色沉淀;

解答 解:(1)用无水乙醇溶解,降低其溶解性,有利于晶体的析出,温度过高加热过程中晶体受热分解,所以无水乙醇的作用降低其溶解性,有利于晶体的析出;烘干晶体的温度为60℃的原因是温度过高受热晶体会分解,故答案为:降低其溶解性,有利于晶体的析出;温度过高受热晶体会分解;
(2)实验制得产物晶体中往往有Cu2(OH)2SO4杂质,说明有氢氧根离子被结合,即可能为铜离子发生水解,故答案为:铜离子发生水解;
(Ⅱ)铜离子被I-还原为亚铜离子,碘离子被氧化为I2,则离子方程式为;2Cu2++4I-═2CuI↓+I2;故答案为:2Cu2++4I-═2CuI↓+I2;:
(4)由滴定管读数如图所示,滴定管读数开始为0.10ml,结束为16.10,所以消耗标准液体积为16.10-0.10=16.00ml;滴定消耗的氢氧化钠为n(NaOH)=cV=1.000mol/L×0.01600L=0.01600mol,则与氢氧化钠反应的盐酸为0.01600mol,与氨气反应的盐酸为:1.000mol/L×0.0300L-0.01600mol=0.014000mol,所以氨气的物质的量为0.014000mol;
由(NH3)xSO4•H2O~xNH3,
1                   x
$\frac{0.9380}{178+17x}$mol   0.014000mol
$\frac{0.9380}{178+17x}$=$\frac{0.014}{x}$
解得:x=3.56;
若加入的NaOH溶液不足,Cu(NH3)xSO4没有完全反应,生成的氨气偏少,若没有加热则生成氨气不能从溶液中挥发出来,会使盐酸中吸收的氨气偏少,或氨气没有完全逸出,氨气的物质的量偏小,则x值偏小;
故答案为:16.00;3.56;加入的NaOH溶液不足,没有加热(或生成的氨气没有完全逸出);
(5)根据SO42-离子和Ba2+离子反应会生成白色不溶于硝酸的白色沉淀来检验,操作方法为:静置,向上层清液中加入少量BaCl2溶液,若无沉淀生成,则说明沉淀完全,
故答案为:静置,向上层清液中加入少量BaCl2溶液,若无沉淀生成,则说明沉淀完全.

点评 本题考查了物质的制备实验方案的设计、物质组成的测定,题目难度中等,试题综合性较强,知识点较全面,正确理解制备原理为解答关键,试题充分考查了学生的分析、理解能力、计算能力及化学实验能力.

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