Question

15．六水合高氯酸铜[Cu（C1O₄）₂•6H₂O]是一种蓝色晶体，易溶于水，120℃时开始分解．实验室用硫酸铜的粗产品制备少量高氯酸铜晶体的流程如下：

已知：

离子	溶液pH值
	开始沉淀	沉淀完全
Fe2+	7.6	9.6
Fe3+	2.7	3.7
Cu2+	5.2	6.4

（1）写出A→B过程中发生反应的离子方程式为2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O．
（2）溶液C中加入稀硫酸调至pH=1的目的是防止硫酸铜溶液在蒸发浓缩过程中Cu²⁺发生水解而得不到纯净的晶体．
（3）如欲检验溶液C中的杂质是否除净，其操作是取少量溶液，加入KSCN溶液（NH₄SCN溶液），观察溶液是否仍然为蓝色．
（4）蒸发至有晶膜出现（填写现象），然后经过冷却结晶、过滤、洗涤、低温烘干（或自然干燥）（填写操作），得到纯净的蓝色晶体．
（5）为了测定硫酸铜的粗产品的纯度，某同学称量硫酸铜的粗产品2.000g、加水溶解、加入过量NaOH溶液、（填写实验步骤）过滤、洗涤沉淀、在空气中灼烧，至质量不再改变时，称得质量为0.6348g．
（6）该样品的纯度为91.9%．如果样品的实际纯度为93.2%，则测定的相对误差为-1.4%．

Answer 1

分析 将五水硫酸铜、七水硫酸亚铁溶于水，然后向溶液中加入稀硫酸、3%双氧水，双氧水具有氧化性，能氧化亚铁离子生成铁离子，离子反应方程式为2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O；向溶液B中加入NaOH并调节溶液的pH至4，根据表中数据知，pH=4时铁离子完全转化为沉淀而铜离子不反应，过滤得到的滤渣为Fe（OH）₃，滤液C中含有硫酸铜，向滤液C中加入稀硫酸至pH=1得到溶液D，因为硫酸铜易水解生成氢氧化铜，为抑制硫酸铜水解，所以调节溶液的pH至1，将溶液D蒸发浓缩、结晶得到CuSO₄•5H₂O，过滤得到沉淀E，E为CuSO₄•5H₂O，将70%高氯酸加入沉淀E中得到高氯酸铜，将高氯酸铜溶液蒸发结晶得到蓝色晶体[Cu（C1O₄）₂•6H₂O]，据此分析解答．

解答 解：将五水硫酸铜、七水硫酸亚铁溶于水，然后向溶液中加入稀硫酸、3%双氧水，双氧水具有氧化性，能氧化亚铁离子生成铁离子，离子反应方程式为2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O；向溶液B中加入NaOH并调节溶液的pH至4，根据表中数据知，pH=4时铁离子完全转化为沉淀而铜离子不反应，过滤得到的滤渣为Fe（OH）₃，滤液C中含有硫酸铜，向滤液C中加入稀硫酸至pH=1得到溶液D，因为硫酸铜易水解生成氢氧化铜，为抑制硫酸铜水解，所以调节溶液的pH至1，将溶液D蒸发浓缩、结晶得到CuSO₄•5H₂O，过滤得到沉淀E，E为CuSO₄•5H₂O，将70%高氯酸加入沉淀E中得到高氯酸铜，将高氯酸铜溶液蒸发结晶得到蓝色晶体[Cu（C1O₄）₂•6H₂O]，
（1）根据以上分析知，该离子反应方程式为2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O，故答案为：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O；
（2）硫酸铜易水解生成氢氧化铜和硫酸，为防止硫酸铜水解，可以向溶液中加入少量稀硫酸，所以调节溶液pH=1的目的是防止硫酸铜溶液在蒸发浓缩过程中Cu²⁺发生水解而得不到纯净的晶体，
故答案为：防止硫酸铜溶液在蒸发浓缩过程中Cu²⁺发生水解而得不到纯净的晶体；
（3）滤液C中含有的杂质离子为铁离子，铁离子和KSCN溶液混合得到血红色溶液，所以可以用KSCN溶液检验铁离子，其检验方法为取少量溶液，加入KSCN溶液（NH₄SCN溶液），观察溶液是否仍然为蓝色，
故答案为：取少量溶液，加入KSCN溶液（NH₄SCN溶液），观察溶液是否仍然为蓝色；
（4）蒸发至有晶膜出现，然后经过冷却结晶、过滤、洗涤、低温烘干或自然干燥，温度高时失去结晶水，
故答案为：有晶膜出现；低温烘干 （或自然干燥）；
（5）了测定硫酸铜的粗产品的纯度，某同学称量硫酸铜的粗产品2.000g，然后加水溶解、向溶液中加入过量NaOH，过滤、洗涤沉淀、在空气中灼烧，至质量不再改变时，得到的固体是CuO，称得质量为0.6348g，
故答案为：加水溶解；加入过量NaOH（aq）；
（6）根据原子守恒得CuSO₄.5H₂O---CuO，根据关系式知，m（CuSO₄.5H₂O）=$\frac{0.58816g}{80g/mol}$×250g/mol=1.8385g，其纯度=$\frac{1.8385g}{2g}$×100%=91.9%，测定相对误差=$\frac{91.9%-93.2%}{93.2%}$×100%=-1.4%，
故答案为：91.9%；-1.4%．

点评 本题考查物质制备和物质分离和提纯，为高频考点，侧重考查学生整体分析判断、实验操作等能力，把握物质的性质、物质分离和提纯方法、基本反应计算是解本题关键，注意相对误差的计算方法，题目难度不大．