题目内容

20．某化学活动小组按如图所示流程由粗氧化铜样品（含少量氧化亚铁及不溶于酸的杂质）制取无水硫酸铜．

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

请回答下列问题：
（1）在整个实验过程中，下列实验装置不可能用到的是①③（填序号）

（2）物质X应选用②（填序号）
①氯水       ②双氧水        ③铁粉         ④高锰酸钾
（3）从溶液C中制取硫酸铜晶体的实验操作为蒸发浓缩 冷却结晶、过滤、自然干燥．
（4）用“间接碘量法”可以测定溶液A中Cu2+（不含能与I-发生反应的杂质）的浓度．过程如下：
第一步：移取10.00mL溶液A于100mL容量瓶，加水定容至100mL．
第二步：取稀释后试液20.00mL于锥形瓶中，加入过量KI固体，充分反应生成白色沉淀与碘单质．
（已知2Cu2++4I-=2CuI↓+I2）
第三步：以淀粉溶液为指示剂，用0.05000mol•L-1的Na2S2O3标准溶液滴定，前后共测定三组．达到滴定终点时，消耗Na2S2O3标准溶液的体积如下表：（已知：I2+2S2O32-═2I-+S4O62-）
滴定次数第一次第二次第三次
滴定前读数（mL）0.100.361.10
滴定滴定后读数（mL）20.1220.3422.12
①滴定中，试液Na2S2O3应放在碱式滴定管（填“酸式滴定管”或“碱式滴定管”），滴定终点的现象是
最后一滴试液滴入，溶液由蓝色变为无色，振荡半分钟，溶液无明显变化．
②溶液A中c（Cu2+）=0.5000mol/L．

分析 将粗氧化铜（含少量氧化亚铁及不溶于酸的杂质）溶于过量硫酸，生成FeSO4、CuSO4，然后过滤，得到沉淀I为不溶于酸的杂质，溶液A中溶质为FeSO4、CuSO4和H2SO4，向溶液A中加入X调节pH过滤，得到溶液B，向溶液B中加入Cu（OH）2调节pH过滤，得到沉淀II，除去FeSO4、CuSO4和H2SO4中的FeSO4，根据氢氧化物沉淀需要的pH知，应该先将FeSO4氧化为铁盐，为不引进新的杂质，氧化剂X应该为Cl2或H2O2，然后向溶液中加入Cu（OH）2调节溶液的pH，所以沉淀II为Fe（OH）3，然后将溶液C蒸发浓缩、冷却结晶得到CuSO4•5H2O，最后在HCl氛围中加热CuSO4•5H2O得到CuSO4，
（1）实验中用到的化学操作有称量、过滤和蒸发，没有制取气体、分液、热分解操作；
（2）根据物质的性质和药品的用量来分析溶液A中所含溶质；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；
（3）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；
（4）①根据Na2S2O3属于强碱弱酸盐，溶液呈碱性分析；根据淀粉与碘单质作用变蓝解答；
②由2Cu2++4I-=2CuI↓+I2、I2+2S2O32-=S4O62-+2I-可知，Cu2+～S2O32-，以此来计算．

解答 解：（1）实验中用到的化学操作有称量、过滤（④）和蒸发（②），可在坩埚中进行加热失去结晶水（⑤），没有固液常温下制取气体（①）、分液（③）、操作，
故答案为：①③；
（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，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②（双氧水），2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，符合要求，铁粉具有还原性，氯水、高锰酸钾具有氧化性，但引入新的杂质，
故答案为：②；
（3）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：蒸发浓缩 冷却结晶、过滤、自然干燥；
（4）①Na2S2O3属于强碱弱酸盐，溶液呈碱性，应用碱式滴定管盛放，淀粉溶液为指示剂，当最后一滴Na2S2O3溶液滴入时，溶液蓝色褪去，半分钟颜色不变，说明滴定到达终点，故答案为：碱式滴定管；最后一滴试液滴入，溶液由蓝色变为无色，振荡半分钟，溶液无明显变化；
②三次滴定消耗的标准液的体积分别为：（20.12-0.10）mL=20.02mL、（20.34-0.36）mL=19.98mL、（22.12-1.10）mL=21.02mL，前两组数据有效，所以平均体积为：20mL，由2Cu2++4I-=2CuI↓+I2、I2+2S2O32-=S4O62-+2I-可知，Cu2+～S2O32-，因移取10.00mL溶液A于100mL容量瓶，加水定容至100mL，取稀释后试液20.00mL于锥形瓶中，所以c（Cu2+）=$\frac{0.05mol/L×0.02L×5}{0.01L}$=0.5000mol/L，
故答案为：0.5000．

点评 本题考查了硫酸铜晶体中结晶水含量的测定，涉及物质制备实验设计、物质分离的实验基本操作，注意掌握测定硫酸铜晶体结晶水含量的方法，理解和掌握物质性质和实验原理是解题关键，题目难度中等．

练习册系列答案
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8．如图所示，在一个容积固定的恒温容器中，有两个可左右滑动的密封隔板，在A、B、C分别充入等质量的X、H2、Y三种气体．当隔板静止时，A、C内的气体密度相等，下列说法不正确的是（　　）
A．摩尔质量：M（X）=M（Y）B．分子的数目：N （X）=N（Y）
C．气体的体积：V（X）=V（Y）D．物质的质量：m（X）＜n（H2）＜n（Y）
11．某温度下，在2L的密闭容器中，加入1molX（g）和2molY（g）发生反应：X（g）+m Y（g）?3Z（g），平衡时，X、Y、Z的体积分数分别为20%、40%、40%．在此平衡体系中加入1molZ（g），再次达到平衡后，X、Y、Z的体积分数不变．下列叙述不正确的是（　　）
A．m=2
B．两次平衡的平衡常数相同，平衡常数值为2
C．X与Y的平衡转化率之比为1：1
D．第二次平衡时，Z的浓度为1.0 mol•L-1
8．乙炔的电子式．
15．某兴趣小组在实验室用加热乙醇、浓H2SO4、溴化钠和少量水的混合物来制备溴乙烷，并检验反应的部分副产物和探究溴乙烷的性质．
（一）溴乙烷的制备及产物的检验：设计了如图1装置，其中夹持仪器、加热仪器及冷却水
管没有画出．请根据实验步骤，回答下列问题：

（1）仪器A中除了加入上述物质外，还需加入沸石．
（2）制备操作中，加入少量的水，其目的是abc（填字母）．
a．减少副产物烯和醚的生成           b．减少Br2的生成
c．减少HBr的挥发               d．水是反应的催化剂
（3）上述反应的副产物还可能有：乙醚（CH3CH2-O-CH2CH3）、乙烯、溴化氢等．
①检验副产物中是否含有溴化氢：熄灭酒精灯，在竖直冷凝管上方塞上塞子、打开a，利用余热继续反应直至冷却，通过B、C装置检验．B、C中应盛放的试剂分别是a、d（填字母）．
a．苯       b．水       c．NaOH  溶液      d．硝酸银溶液
②检验副产物中是否含有乙醚：通过红外光谱仪鉴定所得产物中含有“-CH2CH3”基团，来确定副产物中存在乙醚．该同学的方案不正确（选填“正确”或“不正确”），理由是溴乙烷中也含乙基．
（4）欲除去溴乙烷中的少量杂质Br2，最佳方法是d（填字母）．
a．KI溶液洗涤                 b．氢氧化钠溶液洗涤
c．用四氯化碳萃取              d．用亚硫酸钠溶液洗涤
（二）溴乙烷性质的探究：
某同学用右图装置（铁架台、酒精灯等未画出）来探究溴乙烷的性质．
（1）在试管中加入10mL 6mol•L-1 NaOH水溶液和5mL 溴乙烷，水浴加热．当观察到液体不分层现象时，表明溴乙烷与NaOH水溶液已完全反应．该反应的化学方程式为CH3CH2Br+H2O$\stackrel{NaOH}{→}$CH3CH2OH+HBr．
（2）在试管中加入10mL饱和 NaOH乙醇溶液和5mL 溴乙烷，水浴加热．为证明溴乙烷在NaOH乙醇溶液中发生的是消去反应，需要检验的是生成的气体，检验的方法是将生成的气体先通过盛有水的试管，再通入盛有酸性KMnO4溶液的试管，酸性KMnO4溶液褪色（或直接通入溴的四氯化碳溶液，四氯化碳褪色）（用简要的文字说明）．
5．硼与铝为同族元素．据报道硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导的最高纪录，硼、镁及其化合物在工农业生产中应用广泛；硼酸（H3BO3）是极弱的一元弱酸．硼镁矿主要成分为Mg2B2O5．H2O，用硼镁矿、碳铵法实验室制备硼酸的主要流程如图1：

请回答：
（1）步骤①中实验室需要把硼镁矿放在坩埚仪器中焙烧（填实验仪器）．
（2）步骤③中采用减压过滤，该小组同学所用的装置如图2所示，若实验过程中发现倒吸现象，应采取最简单的实验操作是打开旋塞K；从NH4H2BO3溶液获得硼酸晶体蒸发浓缩、冷却结晶、抽滤、洗涤、干燥获得硼酸晶体，下列实验条件容易使得到的硼酸晶体有较大颗粒的是C．
A．较高温度下快速蒸发
B．用冰水冷却 NH4H2BO3溶液
C．采用较稀的NH4H2BO3溶液
（3）硼酸是极弱的一元弱酸，用离子方程式表示硼酸溶液显酸性的原因B（OH）3+H2O?B（OH）4-+H+；；硼酸溶解度如图3所示，从操作③中获得H3BO3晶体需要洗涤、干燥，洗涤过程中需要用冷水（填“冷水”或“热水”），你的理由是硼酸溶解度随着温度升高增大较快，用冷水洗涤能减少硼酸溶解损失；

（4）测定硼酸晶体纯度的试验方法是，取0.5000g样品与锥形瓶中，滴加甘油，微热使样品溶解，迅速冷却至室温，滴加指示剂，用NaOH标准溶液滴定至15.80ml时到达终点．已知：每1.00mlNaOH滴定液相当于30.92mg的H3BO3，则该样品中H3BO3的质量分数为97.71%．
12．抗癌药物是己烷雌酚白色粉末，难溶于水，易溶于乙醇．它的一种合成原理如图1：
有关的实验步骤为（实验装置见图2）：
①向装置A中依次加入沸石、一定比例的试剂X和金属钠．
②控制温度300℃，使反应充分进行．
③向冷却后的三颈烧瓶内加入HI溶液，调节pH至4～5．
④在装置B中用水蒸气蒸馏，除去未反应的试剂X．
⑤…
（1）装置A中冷凝管由a端（填“a”或“b”）通入冷凝水．
（2）步骤③中反应的化学方程式为．
（3）装置B中玻璃管的作用为平衡气压，检查装置是否阻塞．
（4）当观察到装置B的冷凝管中液体变为无色透明，说明水蒸气蒸馏结束．
（5）进行步骤⑤实验时，有下列操作（每项操作只进行一次）：
a．过滤；                                b．加入水进行反萃取；
c．冷却、抽滤，用水洗涤晶体；            d．向三颈烧瓶中加入乙醇，得己烷雌酚的乙醇溶液．
正确的操作顺序是dbca（填字母）．
9．对于可逆反应2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）；△H＜0，在一恒容容器中，由SO2和O2开始反应，下列说法正确的是（　　）
A．充入N2，容器内压强增大，增加了单位体积内活化分子数，反应速率加快
B．反应进行的净速率是正、逆反应速率之差
C．O2的消耗速率与SO3的生成速率之比为2：1
D．加入SO2，可使单位体积内活化分子百分比增多，加快反应速率
10．“NaCl+CO2+NH3+H2O→NaHCO3↓+NH4Cl”是著名的“侯氏制碱法”的重要反应．下面是4位同学对该反应涉及的有关知识发表的部分见解．其中不正确的是（　　）
A．甲同学说：该条件下NaHCO3的溶解度较小
B．乙同学说：NaHCO3不是纯碱
C．丙同学説：析出NaHCO3固体后的溶液中只含氯化铵和氯化钠
D．丁同学说：从该反应可以获得氮肥

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