题目内容

【题目】甲酸(HCOOH)是还原性弱酸,常用于橡胶、医药等工业生产,也可用于制备重要的化工原料[Cu(HCOO)2·4H2O]。

I.碱式碳酸铜的制备

(1)“操作i”中研磨的目的是__。

(2)“操作ii”发生的反应是:2CuSO4+4NaHCO3═Cu(OH)2·CuCO3↓+3CO2↑+2Na2SO4+H2O。原料中NaHCO3必须过量的原因是__。反应温度低于80℃的原因是__。

(3)“操作iii”中系列操作包括过滤、__、干燥。

II.甲酸的制备

(4)一定条件下,CO能与NaOH固体发生反应:CO+NaOHHCOONa,再将HCOONa酸化,即可得HCOOH。

①为了证明“CO与NaOH固体发生了反应”,甲同学设计下列验证方案:取少许固体产物,配成溶液,在常温下测其pH,若pH>7,则得证。该方案是否可行__(填“是”或“否”),请简述你的理由:__。

②乙同学设计了另一个定性验证方案:取固体产物,配成溶液,__(请补充完整)。

III.甲酸铜的合成及纯度测定

(5)实验室按Cu(OH)2·CuCO3+4HCOOH+5H2O═2Cu(HCOO)2·4H2O+CO2↑反应制得甲酸铜晶体,按以下步骤测定其纯度。

步骤一:准确称取mg甲酸铜晶体样品,配成250mL溶液;

步骤二:移取25.00mL溶液于锥形瓶中,往溶液中加入足量KI摇匀,用cmol/LNa2S2O3溶液滴定至溶液变浅黄色时,加入10mL10%KSCN试剂,并加几滴淀粉溶液,继续用cmol/LNa2S2O3溶液滴定至终点,共消耗Na2S2O3溶液V1mL。

步骤三:用25.00mL蒸馏水代替甲酸铜溶液,重复步骤二,消耗Na2S2O3溶液V2mL;

已知:CuI难溶于水,能吸附I2;2Cu2++4I-=2CuI↓+I2;I2+2= +2I-;CuI(s)+SCN-(aq)CuSCN(s)+I-(aq)

①配制溶液时用到的玻璃仪器有:烧杯、量筒、玻璃棒和__;

②实验中加入10mL10%KSCN试剂的目的是__。

③甲酸铜晶体的纯度__(列表达式即可,Cu(HCOO)2·4H2O的摩尔质量为226g/mol)。

【答案】增大接触面积,使反应充分进行 提供碱性环境,有利于生成碱式碳酸铜; 温度过高,会导致碱式碳酸铜分解或温度过高,水解反应程度加大,会生成过多的Cu(OH)2; 洗涤 否 甲酸是弱酸,HCOONa溶液的pH大于7,但是未反应的NaOH固体会使溶液的pH大于7 答案一:加入稀硫酸酸化后,滴加酸性高锰酸钾溶液能够褪色;答案二:加入银氨溶液水浴加热有银镜生成;答案三:加入新制氢氧化铜并加热有红色沉淀生成 250mL容量瓶、胶头滴管 将CuI转化为CuSCN,防止其吸附I2 ×100%

【解析】

将NaHCO3固体和CuSO4·5H2O晶体混合研麿,再加入热水中生成的碱式碳酸铜,经过滤、洗涤、干燥获得;一定条件下,CO能与NaOH固体发生反应生成HCOONa,再将HCOONa酸化,即可得HCOOH;反应过程中生成的HCOONa其溶液显碱性,且具有醛基的性质;最后Cu(OH)2·CuCO3和HCOOH按一比例混合反应即可制得甲酸铜晶体。

(1)将NaHCO3固体和CuSO4·5H2O晶体混合研麿,达到增大接触面积,使反应充分进行的目的;

(2)反应2CuSO4+4NaHCO3═Cu(OH)2·CuCO3↓+3CO2↑+2Na2SO4+H2O中涉及到HCO3-的水解与电离,则原料中过量的NaHCO3可提供碱性环境,有利于生成碱式碳酸铜;因Cu(OH)2·CuCO3不稳定,受热易分解,则反应温度低于80℃,可防止温度过高,会导致碱式碳酸铜分解或温度过高,水解反应程度加大,会生成过多的Cu(OH)2;

(3)从悬浊液中获得Cu(OH)2·CuCO3沉淀,需要经过过滤、洗涤、干燥获得;

(4)①甲酸是弱酸,HCOONa溶液的pH大于7,但是未反应的NaOH固体会使溶液的pH大于7,则通过测定反应后固体混合物配制的溶液pH>7,无法证明有HCOONa生成;

②HCOONa含有醛基,有还原性,能使酸性KMnO4溶液褪色,也能发生银镜反应,则可采用:方法一:加入稀硫酸酸化后,滴加酸性高锰酸钾溶液能够褪色;方法二:加入银氨溶液水浴加热有银镜生成;方法三:加入新制氢氧化铜并加热有红色沉淀生成。

(5)①配制250mL溶液,用到的玻璃仪器有:烧杯、量筒、玻璃棒、250mL容量瓶和胶头滴管;

②CuI难溶于水,能吸附I2,则加入10%KSCN可将CuI转化为CuSCN,防止其吸附I2;

③已知:2Cu2++4I-== +2I-;CuI(s)+SCN-(aq)CuSCN(s)+I-(aq),则2Cu(HCOO)2·4H2O~~~~2CuI~~~~~~~~I2~~~~~~~~2,滴定过程实际消耗Na2S2O3溶液(V1-V2)mL,则甲酸铜晶体的纯度为=×100%。

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