题目内容

17.碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]是一种用途广泛的化工原料,实验室以废铜屑为原料制取碱式碳酸铜的流程如图1:

(1)步骤①在图2装置中进行.浓硝酸与铜反应的离子方程式Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O.
(2)已知:NO+NO2+2NaOH     2NaNO2+H2O;2NO2+2NaOH    NaNO3+NaNO2+H2O,NO不能单独与NaOH溶液反应,实验结束时,如何操作才能使该装置中的有毒气体被NaOH溶液充分吸收?关闭活塞b,打开活塞a,通入一段时间空气.
(3)步骤②中,水浴加热所需仪器有烧杯、温度计(加热、夹持仪器、石棉网除外);洗涤的目的是洗去碱式碳酸铜表面吸附的Na+和NO3-.
(4)步骤②的滤液中可能含有CO32-,检验CO32-存在的方法取滤液少许于试管中,向其中滴加稀盐酸,振荡,将产生的无色无味的气体通入澄清石灰水中,若石灰水变浑浊,则滤液中含有CO32-.
(5)若实验得到2.42g样品(只含CuO杂质),取此样品加热至分解完全后,得到1.80g固体,此样品中碱式碳酸铜的质量分数是91.7%.

分析 (1)浓硝酸与铜反应生成硝酸铜、二氧化氮气体和水,离子方程式中浓硝酸写成离子形式;
(2)关闭活塞b,打开活塞a,通入一段时间空气,将装置中的有毒气体导入氢氧化钠溶液中,让氢氧化钠溶液充分吸收;
(3)水浴加热所需仪器有烧杯、温度计,洗涤可除去碱式碳酸铜表面的吸附的硝酸钠;
(4)利用碳酸根与酸反应生成气体,将生成的气体通过澄清的石灰水进行检验;
(5)碱式碳酸铜完全分解得到CuO,令样品中碱式碳酸铜的质量分数为x,则碱式碳酸铜的质量为2.42x g,根据碱式碳酸铜分解方程式,利用差量法列方程计算.

解答 解:(1)浓硝酸与铜反应的离子方程式为Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O,
故答案为:Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O;
(2)通过关闭活塞b,打开活塞a,通入一段时间空气操作,可以将装置中的有毒气体导入氢氧化钠溶液中,让氢氧化钠溶液充分吸收,
故答案为:关闭活塞b,打开活塞a,通入一段时间空气;
(3)水浴加热所需仪器有烧杯、温度计,通过洗涤可除去碱式碳酸铜表面的吸附的硝酸钠,
故答案为:烧杯、温度计;洗去碱式碳酸铜表面吸附的Na+和NO3-;
(4)检验碳酸根的方法为:取滤液少许于试管中,向其中滴加稀盐酸,振荡,将产生的无色无味的气体通入澄清石灰水中,若石灰水变浑浊,则滤液中含有CO32-,
故答案为:取滤液少许于试管中,向其中滴加稀盐酸,振荡,将产生的无色无味的气体通入澄清石灰水中,若石灰水变浑浊,则滤液中含有CO32-;
(5)令样品中碱式碳酸铜的质量分数为x,碱式碳酸铜的质量为2.42x g,则:
Cu2(OH)2CO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+H2O+CO2↑ 质量减少
222                          62
2.42x g                2.42g-1.8g=0.62g
所以,222:62=2.42x g:0.62g
解得x=91.7%
故答案为:91.7%.

点评 本题借助制取碱式碳酸铜制法考查了离子方程式书写、质量分数计算等知识,充分考查了学生的分析、理解、计算能力,是一道不错的题目,本题难度中等.

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12.正丁醚常用作有机反应的溶剂.实验室制备正丁醚的反应和主要实验装置如下:
2CH3CH2CH2CH2OH$?_{135℃}^{浓硫酸}$(CH3CH2CH2CH2)2O+H2O
反应物和产物的相关数据如下 
相对分子质量沸点/℃密度/(g•cm-3)水中溶解性
正丁醇74117.20.8109微溶
正丁醚130142.00.7704几乎不溶
合成反应:
①将6mL浓硫酸和37g正丁醇,按一定顺序添加到A中,并加几粒沸石.
②加热A中反应液,迅速升温至135℃,维持反应一段时间.
分离提纯:
③待A中液体冷却后将其缓慢倒入盛有70mL水的分液漏斗中,振荡后静置,分液得粗产物.
④粗产物依次用40mL水、20mL NaOH溶液和40mL水洗涤,分液后加入约3g无水氯化钙颗粒,静置一段时间后弃去氯化钙.
⑤将上述处理过的粗产物进行蒸馏,收集馏分,得纯净正丁醚11g.
请回答:
(1)步骤①中浓硫酸和正丁醇的添加顺序为先加入正丁醇,再加入浓硫酸.
(2)加热A前,需先从b(填“a”或“b”)口向B中通入水.
(3)步骤③的目的是初步洗去浓硫酸,振荡后静置,粗产物应从分液漏斗的上(填“上”或“下”)口分离出.
(4)步骤④中最后一次水洗的目的为洗去有机层中残留的NaOH及中和反应生成的盐.
(5)步骤⑤中,加热蒸馏时应收集d(填选项字母)左右的馏分.
a.100℃b. 117℃c. 135℃d.142℃
(6)反应过程中会观察到分水器中收集到液体物质,且分为上下两层,随着反应的进行,分水器中液体逐渐增多至充满时,上层液体会从左侧支管自动流回A.分水器中上层液体的主要成分为正丁醇,下层液体的主要成分为水.
(7)本实验中,正丁醚的产率为34%.(保留两位有效数字)
7.硫酸铜是一种应用极其广泛的化工原料.制备硫酸铜是无机化学实验教学中一个重要的实验.由于铜不能与稀硫酸直接反应,实验中将浓硝酸分次加入到铜粉与稀硫酸中,加热使之反应完全,通过蒸发、结晶得到硫酸铜晶体(装置如图1、2所示).

(1)图1中,烧瓶中发生的离子反应方程式为Cu+4H++2NO3-═Cu2++2NO2↑+2H2O或3Cu+8H++2NO3-═3Cu2++2NO↑+4H2O.
(2)图2是图1的改进装置,改进的目的是可防止倒吸,NO、NO2有毒气体能被完全吸收.
(3)为符合绿色化学的要求,某研究性学习小组进行如下设计:
第一组:空气为氧化剂法
方案1:以空气为氧化剂.将铜粉在仪器B中反复灼烧,使铜与空气充分反应生成氧化铜,再将氧化铜与稀硫酸反应.
方案2:将空气或氧气直接通入到铜粉与稀硫酸的混合物中,发现在常温下几乎不反应.向反应液中加FeSO4或Fe2(SO4)3,反应完全后,向其中加物质甲调节pH到3~4,产生Fe(OH)3沉淀,过滤、蒸发、结晶,滤渣作催化剂循环使用.(已知Fe(OH)3和Cu(OH)2完全沉淀时的pH分别为3.7、6.4.)
请回答下列问题:
①方案1中的B仪器名称是坩埚.
②方案2中甲物质是b(填字母序号).
a、CaO            b、CuCO3          c、CaCO3
第二组:过氧化氢为氧化剂法
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④上述两种氧化法中,更符合绿色化学理念的是第二组(填“第一组”或“第二组”),理由是第一组中的方案1需要加热,消耗能源,方案2所得产品含有铁元素杂质.而第二组方案几乎不产生有害气体,且所得产品纯度较高.

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