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【题目】氯氧化铜[xCuO·yCuCl2·zH2O]在农业上用作杀菌剂。工业上用铜矿粉(主要含Cu2(OH)2CO3、Fe3O4等)为原料制取氯氧化铜的流程如下:

⑴“调节pH”并生成Fe(OH)3时反应的离子方程式为______。

⑵调节pH,要使常温溶液中c(Cu2+)≥0.022mol·L-1,而c(Fe3+)≤1×10-6mol·L-1,则应调节pH的范围为______。{已知Ksp[Cu(OH)2=2.2×10-20],Ksp[Fe(OH)3=1×10-36]}

⑶为测定氯氧化铜的组成,现进行如下实验:

步骤Ⅰ:称取0.4470 g氯氧化铜,放入锥形瓶,加入一定量30%的硝酸使固体完全溶解。滴加K2CrO4溶液作指示剂,用0.1000mol·L-1 AgNO3标准溶液滴定溶液中的Cl-,滴定至终点时消耗AgNO3标准溶液20.00 mL;

步骤Ⅱ:称取0.4470g氯氧化铜,放入锥形瓶,加入一定量硫酸使固体完全溶解。向溶液中加入过量的KI固体,充分反应后向溶液中滴入数滴淀粉溶液,用0.2000mol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定,滴定至终点时消耗Na2S2O3标准溶液20.00mL。

已知步骤Ⅱ中所发生的反应如下:

2Cu2++4I-=2CuI↓+I2 2Na2S2O3+I2=2NaI+Na2S4O6

①已知Ag2CrO4为砖红色沉淀,步骤Ⅰ滴定终点时的实验现象是_______。

②通过计算确定氯氧化铜的化学式________________(写出计算过程)。

【答案】4Fe3++3Cu2(OH)2CO3+3H2O=4Fe(OH)3+6Cu2++3CO2↑ [4,5] 当加入最后一滴AgNO3溶液时,出现砖红色沉淀 3CuO·CuCl2·4H2O

【解析】

铜矿粉溶于盐酸溶液中,含有Cu2+、Fe2+、Fe3+,加双氧水将Fe2+氧化成Fe3+,此时溶液中存在着Fe3+的水解平衡,加入碱式碳酸铜调节pH值,使Fe3+转化成沉淀除去。加入石灰乳将Cu2+沉淀:

(1)Fe3+水解平衡:Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,Cu2(OH)2CO3消耗H+, H+浓度减小使平衡正向移动, Fe3+转化成氢氧化铁沉淀而除去,Cu2(OH)2CO3+4H+=2Cu2++CO2↑+3H2O,将俩方程式加和就得到了:4Fe3++3Cu2(OH)2CO3+3H2O=4Fe(OH)3+6Cu2++3CO2↑。

(2)使溶液中的Fe3+完全变成沉淀时的pH计算:Ksp[Fe(OH)3]=1×10-36=c(Fe3+)×c3(OH—),c(Fe3+)=1×10-6molL—1,解得c(OH—)=1×10—10molL—1,pH=4;使常温溶液中c(Cu2+)≥0.022mol·L-1 pH计算:Ksp[Cu (OH)2]=2.2×10—20=c(Cu2+)×c2(OH—),c(Cu2+)=0.022molL—1,解得c(OH—)=1×10—9molL—1,pH=5;故pH 范围:[4,5]。

(3)①当氯离子已沉淀完全,多加入一滴AgNO3溶液时,CrO42—开始沉淀出现砖红色。

②n(Cl—)=n(AgNO3)=0.1000 mol·L-1×0.02 L=0.002 mol,由方程式知:Cu2+ ~ Na2S2O3,n(Cu2+ ) = n(Na2S2O3)= 0.2000 mol·L-1×0.02 L=0.004 mol,结合氯氧化铜化学式[xCuO·yCuCl2·zH2O]得:n(CuO)= 0.003 mol,n(CuCl2)= 0.001 mol,

n(H2O)= = 0.004 mol,n(CuO):n(CuCl2):n(H2O)=x:y:z=3:1:4,故氯氧化铜的化学式:3CuO·CuCl2·4H2O

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(1)实验原理:

①Al4C3与硫酸反应可生成CH4;

②AIN溶于强酸产生铵盐,溶于强碱生成氨气,请写出AlN与NaOH溶液反应的化学方程式:__________________________________________________________________

(2)实验装置(如图所示,量气管为碱式滴定管改装)

连好装置后,首先应进行的操作是_____________________________________ 。

(3)实验过程:称得装置D的初始质量为y g;称取x g AlN样品置于装置B锥形瓶中,各装置中加入相应药品,重新连好装置;读取量气管的初始读数为a mL(量气装置左右液面相平)。

①欲首先测量Al4C3质量分数的有关数据,对K1、K2、K3三个活塞的操作是关闭活塞_______,打开活塞______。

②若无恒压管,对所测气体体积的影响是_______(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。

③量气管中液面不再发生变化,说明反应已经结束。读取读数之前,应对量气管进行的操作为 ______________________________________ ;若量气管中的液面高于右侧球形容器中的液面,所测气体的体积_________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。

④记录滴定管的读数为b mL(已知:该实验条件下的气体摩尔体积为Vm L· mol-1),则Al4C3的质量分数为___________(用可能含a、b、x、y、Vm的代数式表示)。

⑤测量AlN质量分数的数据:首先关闭活塞K1,打开活塞K3,通过分液漏斗加入过量NaOH溶液,与装置B瓶内物质充分反应;反应完成后,___________________________(填该步应进行的操作),最后称得装置D的质量为z g。

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