Question

12．CuSO₄?5H₂O是铜的重要化合物，有着广泛的应用．
（一）CuSO₄•5H₂O制取

完成下列填空：
（1）向含铜粉的稀硫酸中滴加少量浓硝酸（可加热），铜粉溶解时可以观察到的实验现象：无色气体变为红棕色气体，溶液呈蓝色．
（2）根据反应原理，硝酸与硫酸的理论配比（物质的量之比）为2：3．
（3）步骤Ⅰ蒸发浓缩；
步骤Ⅱ冷却结晶．
（二）胆矾中CuSO₄•5H₂O含量的测定
已知：CuSO₄+2NaOH→Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄
（4）实验方案如下，并将步骤④补全：
①将12.500g胆矾样品溶解，配成100mL溶液，取25mL于烧杯中；
②向溶液中加入100mL0.2500mol/L氢氧化钠溶液使Cu²⁺完全沉淀（不考虑其它副反应）；
③过滤，多余的氢氧化钠溶液用0.5000mol/L盐酸滴定至终点，耗用10.00mL盐酸；
④做平行实验1～2次
⑤数据处理．
（5）在滴定中，眼睛应注视锥形瓶中溶液颜色变化；滴定终点时，准确读数应该是滴定管上蓝线粗细交接点所对应的刻度．
（6）就方案中数据进行处理，则样品CuSO₄•5H₂O中质量分数为0.8．步骤③中沉淀未洗涤，导致结果偏大（填偏大、偏小、无影响）．

Answer 1

分析 （一）CuSO₄•5H₂O制取
Cu和稀硫酸不反应，加入浓硝酸后，二者反应生成铜离子、NO，加入足量稀硫酸，使硝酸完全转化为NO，然后过滤得到硫酸铜溶液，蒸发浓缩、冷却结晶，然后过滤得到CuSO₄•5H₂O晶体；
（二）（4）①将12.500g胆矾样品溶解，配成100mL溶液，取25mL于烧杯中，目的是配制一定物质的量浓度溶液；
②向溶液中加入100mL0.2500mol/L氢氧化钠溶液使Cu²⁺完全沉淀（不考虑其它副反应），二者反应方程式为CuSO₄+2NaOH→Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄；
③过滤，多余的氢氧化钠溶液用0.5000mol/L盐酸滴定至终点，耗用10.00mL盐酸，盐酸消耗多余的HCl，反应方程式为HCl+NaOH=NaCl+H₂O；
④做平行实验减小实验误差；
⑤数据处理．
（5）在滴定中，眼睛应注视锥形瓶内溶液颜色变化；滴定终点时，准确读数应该是滴定管上蓝线粗细交接点所对应的刻度；
（6）n（NaOH）=0.2500mol/L×0.1L=0.025mol，
n（HCl）=0.5000mol/L×0.010L=0.005mol，根据HCl+NaOH=NaCl+H₂O知，盐酸消耗n（NaOH）=n（HCl）=0.005mol，所以与硫酸铜反应n（NaOH）=0.025mol-0.005mol=0.02mol，
根据得CuSO₄+2NaOH→Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄，n（CuSO₄）=$\frac{1}{2}$n（NaOH）=$\frac{1}{2}$×0.02mol=0.01mol，
100mL中硫酸铜的物质的量=0.01mol×4=0.04mol，结合Cu原子守恒得m（CuSO₄•5H₂O）=n（CuSO₄•5H₂O）M（CuSO₄•5H₂O）=n（CuSO₄）．M（CuSO₄•5H₂O）=0.04mol×250g/mol=10g，根据质量分数公式计算其质量分数；
步骤③中沉淀未洗涤，导致沉淀质量增大，所以测定结果偏大．

解答 解：（一）CuSO₄•5H₂O制取
Cu和稀硫酸不反应，加入浓硝酸后，二者反应生成铜离子、NO，NO不稳定及易被氧化生成红棕色二氧化氮气体，所以看到的现象是无色气体变为红棕色气体，溶液呈蓝色；加入足量稀硫酸，使硝酸完全转化为NO，然后过滤得到硫酸铜溶液，蒸发浓缩、冷却结晶，然后过滤得到CuSO₄•5H₂O晶体，
（1）Cu和稀硫酸不反应，加入浓硝酸后，二者反应生成铜离子、NO，NO不稳定及易被氧化生成红棕色二氧化氮气体，所以看到的现象是无色气体变为红棕色气体，溶液呈蓝色，
故答案为：无色气体变为红棕色气体，溶液呈蓝色；
（2）离子反应方程式为3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO+4H₂O，假设有2mol硝酸反应，硝酸提供2mol氢离子，还有6mol氢离子被3mol硫酸提供，所以根据反应原理，硝酸与硫酸的理论配比2：3，
故答案为：2：3；
（3）通过以上分析知，步骤I为蒸发浓缩、步骤II为冷却结晶，
故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶；
（二）（4）①将12.500g胆矾样品溶解，配成100mL溶液，取25mL于烧杯中，目的是配制一定物质的量浓度溶液；
②向溶液中加入100mL0.2500mol/L氢氧化钠溶液使Cu²⁺完全沉淀（不考虑其它副反应），二者反应方程式为CuSO₄+2NaOH→Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄；
③过滤，多余的氢氧化钠溶液用0.5000mol/L盐酸滴定至终点，耗用10.00mL盐酸，盐酸消耗多余的HCl，反应方程式为HCl+NaOH=NaCl+H₂O；
④做平行实验减小实验误差；
⑤数据处理，
通过以上分析知，该操作是作平行实验1-2次，故答案为：做平行实验1～2次；
（5）在滴定中，眼睛应注视锥形瓶内溶液颜色变化；滴定终点时，准确读数应该是滴定管上蓝线粗细交接点所对应的刻度，故答案为：锥形瓶中溶液颜色变化；蓝线粗细交接点；
（6）n（NaOH）=0.2500mol/L×0.1L=0.025mol，
n（HCl）=0.5000mol/L×0.010L=0.005mol，根据HCl+NaOH=NaCl+H₂O知，盐酸消耗n（NaOH）=n（HCl）=0.005mol，所以与硫酸铜反应n（NaOH）=0.025mol-0.005mol=0.02mol，
根据得CuSO₄+2NaOH→Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄，n（CuSO₄）=$\frac{1}{2}$n（NaOH）=$\frac{1}{2}$×0.02mol=0.01mol，
100mL中硫酸铜的物质的量=0.01mol×4=0.04mol，结合Cu原子守恒得m（CuSO₄•5H₂O）=n（CuSO₄•5H₂O）M（CuSO₄•5H₂O）=n（CuSO₄）．M（CuSO₄•5H₂O）=0.04mol×250g/mol=10g，其质量分数=$\frac{10g}{12.500g}$=0.8；
步骤③中沉淀未洗涤，导致沉淀质量增大，所以测定结果偏大，
故答案为：0.8； 偏大．

点评 本题考查物质制备，为高频考点，侧重考查学生分析计算及实验操作能力，涉及实验操作、误差分析、化学计算等知识点，易错点是判断硝酸和硫酸物质的量之比及胆矾质量分数计算，题目难度中等．