为测定粗氧化铜(其中含少量氧化亚铁及不溶于酸的杂质)样品中CuO的质量分数.并制取胆矾晶体及测定胆矾晶体中晶体水的含量.某化学活动小组进行了下述实验:已知Fe3+.Cu2+.Fe2+ 三种离子在水溶液中形成氢氧化物沉淀的pH范围如图所示:请回答下列问题:(1)在整个实验过程中.下列实验装置中不可能用到的是 (2)溶液A中的所含溶质为 � 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

为测定粗氧化铜（其中含少量氧化亚铁及不溶于酸的杂质）样品中CuO的质量分数，并制取胆矾晶体及测定胆矾晶体中晶体水的含量，某化学活动小组进行了下述实验：

已知Fe³⁺、Cu²⁺、Fe²⁺ 三种离子在水溶液中形成氢氧化物沉淀的pH范围如图所示：

请回答下列问题：
（1）在整个实验过程中，下列实验装置中不可能用到的是

（填编号）

（2）溶液A中的所含溶质为

．
（3）物质X应选用

（填字母）
A、氢氧化钠B、双氧水C、铁粉D、高锰酸钾
（4）从溶液C到制得硫酸铜晶体，其实验操作步骤是：

、冷却结晶、

、自然干燥．
（5）在测定所得胆矾（CuSO₄?xH₂O）中结晶水x值的实验过程中：称量操作至少进行

次若测定结果x值偏大，可能的原因是

．
a 加热温度过高b 胆矾晶体的颗粒较大c 加热后放在空气中冷却d 加热胆矾晶体时有晶体从坩埚中溅出
（6）样品中CuO的质量分数为

（用含m的代数式表示）．

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：

分析：粗氧化铜（其中含少量氧化亚铁及不溶于酸的杂质）加入足量的稀硫酸，氧化亚铁和氧化铜与稀硫酸反应生成硫酸亚铁、硫酸铜，则沉淀Ⅰ为不溶物，溶液A中溶质为FeSO₄、CuSO₄、H₂SO₄；需要获得纯净的硫酸铜晶体，应该先除去亚杂质铁离子、铁离子，由于亚铁离子完全沉淀的pH=9.6，此时铜离子也完全沉淀，而铁离子完全沉淀的pH=3.7，此时铜离子没有生成沉淀，所以应该加入X将亚铁离子氧化成铁离子，并且选用的氧化剂不能引进杂质离子，不能产生污染大气的气体，所以试剂X为双氧水；B溶液中含有铁离子和铜离子，加入氢氧化铜固体调节溶液的pH，使铁离子转化成氢氧化铁沉淀而除去，则沉淀Ⅱ为氢氧化铁；溶液C为硫酸铜溶液，然后通过加热浓缩、冷却结晶、过滤、自然干燥的操作方法获得硫酸铜晶体，
（1）根据实验流程可知，涉及的操作有过滤、蒸发等操作，不会用到②③；
（2）根据物质的性质和药品的用量来分析；
（3）获得纯净的硫酸铜晶体，选用除去铁离子和亚铁离子，由于亚铁离子不易完全除去，应该使用氧化剂将亚铁离子氧化成铁离子，并且选用的氧化剂不能引进杂质离子、不能污染空气，据此进行解答；
（4）从溶液中获得硫酸铜晶体，直接加热会导致硫酸铜失去结晶水，应该采用加热浓缩、冷却结晶、过滤、自然干燥的操作方法；
（5）应称量坩埚的质量，坩埚和晶体的质量，加热后坩埚的质量，加热后再称量一次坩埚的质量，判断质量是否发生变化，共称量4次；
a．加热温度过高，会导致硫酸铜分解，质量变化较大；
b．胆矾晶体的颗粒较大，会导致晶体解热分解不完全，质量变化偏小，结果偏小；
c．加热后放在空气中冷却，会吸收空气中的水重新形成晶体，结果偏小；
d．胆矾晶体溅出，导致结晶水含量增大；
（6）根据质量守恒，利用关系式法计算质量分数．

解答： 解：粗氧化铜（其中含少量氧化亚铁及不溶于酸的杂质）加入足量的稀硫酸，氧化亚铁和氧化铜与稀硫酸反应生成硫酸亚铁、硫酸铜，则沉淀Ⅰ为不溶物，溶液A中溶质为FeSO₄、CuSO₄、H₂SO₄；需要获得纯净的硫酸铜晶体，应该先除去亚杂质铁离子、铁离子，由于亚铁离子完全沉淀的pH=9.6，此时铜离子也完全沉淀，而铁离子完全沉淀的pH=3.7，此时铜离子没有生成沉淀，所以应该加入X将亚铁离子氧化成铁离子，并且选用的氧化剂不能引进杂质离子，不能产生污染大气的气体，所以试剂X为双氧水；B溶液中含有铁离子和铜离子，加入氢氧化铜固体调节溶液的pH，使铁离子转化成氢氧化铁沉淀而除去，则沉淀Ⅱ为氢氧化铁；溶液C为硫酸铜溶液，然后通过加热浓缩、冷却结晶、过滤、自然干燥的操作方法获得硫酸铜晶体，
（1）实验中用到的化学操作有称量、过滤和蒸发，用到的仪器有：①④⑤，不会用到装置②③，
故答案为：②③；
（2）氧化铜和氧化亚铁分别与硫酸反应生成硫酸铜和硫酸亚铁，又硫酸过量，则溶质A的主要成分为：FeSO₄、CuSO₄、H₂SO₄，
故答案为：FeSO₄、CuSO₄、H₂SO₄；
（3）根据实验流程可知，测量氧化铜含量，需要获得纯净的硫酸铜晶体，应该先除去亚杂质铁离子、铁离子，由于亚铁离子完全沉淀的pH=9.6，此时铜离子也完全沉淀，而铁离子完全沉淀的pH=3.7，此时铜离子没有生成沉淀，所以应该加入X将亚铁离子氧化成铁离子，并且选用的氧化剂不能引进杂质离子，不能产生污染大气的气体，所以应该选用B．双氧水，
故答案为：B；
（4）从溶液C中获得硫酸铜晶体，直接加热蒸干会导致硫酸铜失去结晶水，应该采用的操作方法为：加热浓缩、冷却结晶、过滤、自然干燥，
故答案为：加热浓缩；过滤；
（5）测定所得胆矾（CuSO₄?xH₂O）中结晶水x值，应称量坩埚的质量，坩埚和晶体的质量，加热后坩埚的质量，加热后再称量一次坩埚的质量，判断质量是否在误差允许范围内及两次值是否相差不超过0.1g，所以至少称量4次；
a．加热温度过高，会导致硫酸铜分解，质量变化较大，导致结果偏大，故a正确；
b．胆矾晶体的颗粒较大，会导致晶体解热分解不完全，质量变化偏小，结果偏小，故b错误；
c．加热后放在空气中冷却，会吸收空气中的水重新形成晶体，导致测定结果偏小，故c错误；
d．加热胆矾晶体时有晶体从坩埚中溅出，导致测定的结晶水的质量偏大，测定的x值偏大，故d正确；
故答案为：4；ad；
（6）根据实验流程可知：沉淀II为Fe（OH）₃，氢氧化铁的质量为m₃g，根据铁元素守恒：FeO～FeSO₄～Fe（OH）₃，可知样品中FeO的质量应为：

72×m3

107

，
所以样品中CuO的质量为：m₁-m₂-

72×m3

107

，故粗氧化铜样品中CuO的质量分数为：

m1-m2-

107

×72

×100%，
故答案为：

m1-m2-

107