Question

13．硝酸铜是一种重要的化工原料，实验室以含铁的铜屑为原料制备硝酸铜的过程如下，请按要求回答问题
（I）以含铁的铜屑为原料制备Cu （ NO₃ ） ₂•3H₂O的实验过程如下：
铜屑（含铁）$→_{步骤Ⅰ}^{稀过量HNO_{3}}$溶液Ⅰ$→_{步骤Ⅱ}^{加入X}$溶液II…→Cu（NO₃）₂•3H₂O
已知几种离子生物生成氢氧化物沉淀的pH如表

	开始沉淀的pH	完全沉淀的pH
Fe3+	1.1	3.2
Fe2+	5.8	8.8
Cu2+	4.7	6.7

（1）铜与稀HNO₃反应的离子方程式为：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O
（2）请补充完整由溶液I制备Cu （ NO₃ ） ₂•3H₂O晶体的实验方案：
①往溶液I中加入物质x，调节溶液的pH，其中物质X的化学式为：CuO或Cu（OH）₂或Cu₂（OH）₂CO₃，调节溶液的pH范围为：3.2≤pH＜4.7，若加入的物质X太少，溶液II中会含有较多的杂质离子，检验溶液II中含有较多该杂
质离子的实验操作方法是：取少量溶液II于试管中，滴入几滴KSCN溶液，若溶液变红，则证明溶液II中含有较多杂质离子
②溶液II经过蒸发浓缩、冷却结晶，过滤，用冰水洗涤，干燥得到
Cu （ NO₃ ） ₂•3H₂O晶体．
（II）用Cu （ NO₃ ） ₂•3H₂O晶体和SOC1₂制备无水Cu （ NO₃ ） ₂的实验装置（夹持及控提装置省略）如图所示，已知SOC1₂熔点为-105℃，沸点为76℃，遇水剧烈水解生成两种酸性气体：
（1）①仪器c的名称是：三颈烧瓶．
②装置A中使用恒压滴液漏斗的优点是：维持滴液漏斗内部与三颈烧瓶中气体压强相等，便于溶液顺利滴下
（2）装置A中Cu （ NO₃ ） ₂•3H₂O晶体和SOC1₂在加热条件下发生反应的化学方程式是：Cu（NO₃）₂•3H₂O+3SOC1₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu（NO₃）₂+3SO₂↑+6HCl↑．

Answer 1

分析 以含铁的铜屑为原料制备硝酸铜：向含铁的铜屑中加入过量的稀硝酸，发生的反应为：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O、Fe+4H⁺+NO₃^-=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，溶液Ⅰ为硝酸铁、硝酸铜的溶液，向其中加入CuO或Cu（OH）₂或Cu₂（OH）₂CO₃调节溶液的pH3.2～4.7，沉淀铁离子与铜离子分离，过滤，将滤液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、用冰水洗涤，干燥得Cu （ NO₃ ） ₂•3H₂O晶体，将Cu （ NO₃ ） ₂•3H₂O晶体和SOC1₂在加热条件下于A装置中发生反应：Cu （ NO₃ ） ₂•3H₂O+3SOC1₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu （ NO₃ ） ₂+3SO₂↑+6HCl↑，用氢氧化钠吸收尾气，据此分析解答．

解答 解：Ⅰ（1）铜与稀HNO₃反应的离子方程式为3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
故答案为：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（2）①溶液Ⅰ为硝酸铁、硝酸铜的溶液，向其中加入CuO或Cu（OH）₂或Cu₂（OH）₂CO₃调节溶液的pH，目的是沉淀全部铁离子而铜离子不沉淀与之分离，故pH范围为3.2≤pH＜4.7，
若加入的CuO或Cu（OH）₂或Cu₂（OH）₂CO₃太少，溶液II中会含有较多的杂质离子铁离子，检验溶液II中含有较多铁离子的方法为：取少量溶液II于试管中，滴入几滴KSCN溶液，若溶液变红，则证明溶液II中含有较多杂质离子；
故答案为：CuO或Cu（OH）₂或Cu₂（OH）₂CO₃；3.2≤pH＜4.7；取少量溶液II于试管中，滴入几滴KSCN溶液，若溶液变红，则证明溶液II中含有较多杂质离子；
②溶液II为硝酸铜溶液，经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、用冰水洗涤，干燥得Cu （ NO₃ ） ₂•3H₂O晶体；
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶；
Ⅱ（1）①根据仪器构造可知仪器c为三颈烧瓶；
故答案为：三颈烧瓶；
②恒压滴液漏斗可维持滴液漏斗内部与三颈烧瓶中气体压强相等，便于溶液顺利滴下；
故答案为：维持滴液漏斗内部与三颈烧瓶中气体压强相等，便于溶液顺利滴下；
（2）SOC1₂遇水剧烈水解生成两种酸性气体，可带走Cu （ NO₃ ） ₂•3H₂O晶体中的水分，故Cu （ NO₃ ） ₂•3H₂O和SOC1₂在加热条件下生成无水Cu （ NO₃ ） ₂，化学反应方程式为：Cu （ NO₃ ） ₂•3H₂O+3SOC1₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu （ NO₃ ） ₂+3SO₂↑+6HCl↑；
故答案为：Cu （ NO₃ ） ₂•3H₂O+3SOC1₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu （ NO₃ ） ₂+3SO₂↑+6HCl↑．

点评 本题考查了物质的制备，涉及了元素的相关性质，实验设计，操作控制，方程式的书写等，要求学生对物质基本性质的掌握，并加以灵活运用，题目难度中等．