Question

19．高氯酸铜[Cu（ClO₄）₂•6H₂O]易溶于水，120℃开始分解，常用于生产电极和作催化剂等．制备高氯酸铜的流程如下：

（1）该流程张经过两次过滤操作，实验室过滤操作中需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗；上述流程中“过滤Ⅰ”后需对滤渣进行洗涤，检验滤渣Ⅰ是否洗涤干净的实验方法是取少量最后一次洗涤滤液，向其中加入用盐酸酸化的氯化钡，若无沉淀出现则说明已经洗涤干净，反之，未洗涤干净．
（2）滤渣Ⅰ的主要成分为Cu₂（OH）₂CO₃，上述流程中反应Ⅱ的化学方程式是Cu₂（OH）₂CO₃+4HClO₄=2Cu（ClO₄）₂+CO₂↑+3H₂O．
（3）加热时，Cu（ClO₄）₂的分解方式有以下两种：
（A）2Cu（ClO₄）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+7O₂↑+2Cl₂↑   （B）Cu（ClO₄）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuCl₂+4O₂↑
取一定质量的Cu（ClO₄）₂•6H₂O样品，加热至某温度使其完全分解，若测得V（O₂）：V（Cl₂）=5：1，计算确定分解所得固定产物中CuO的质量分数（写出计算过程，结果保留两位小数）．

Answer 1

分析 根据流程图可知，碳酸钠与硫酸铜在水中反应生成Cu₂（OH）₂CO₃，过滤后在Cu₂（OH）₂CO₃中加入高氯酸生成高氯酸铜和二氧化碳，进而得到高氯酸铜晶体，
（1）根据过滤操作确定所需仪器，滤渣Ⅰ的表面可溶性杂质有碳酸根离子，通过检验硫酸根离子的存在判断是否洗涤干净；
（2）Cu₂（OH）₂CO₃中加入高氯酸生成高氯酸铜和二氧化碳，根据元素守恒书写化学方程式；
（3）根据反应（A）2Cu（ClO₄）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+7O₂↑+2Cl₂↑、（B）Cu（ClO₄）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuCl₂+4O₂↑，由氧气和氯气的关系可确定氧化铜和氯化铜的物质的量的关系，进而可计算出所得固定产物中CuO的质量分数；

解答 解：根据流程图可知，碳酸钠与硫酸铜在水中反应生成Cu₂（OH）₂CO₃，过滤后在Cu₂（OH）₂CO₃中加入高氯酸生成高氯酸铜和二氧化碳，进而得到高氯酸铜晶体，
（1）根据过滤操作所需仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗，滤渣Ⅰ的表面可溶性杂质有硫酸根离子，所以判断是否洗涤干净的方法是取少量最后一次洗涤滤液，向其中加入用盐酸酸化的氯化钡，若无沉淀出现则说明已经洗涤干净，反之，未洗涤干净，
故答案为：烧杯、玻璃棒、漏斗；取少量最后一次洗涤滤液，向其中加入用盐酸酸化的氯化钡，若无沉淀出现则说明已经洗涤干净，反之，未洗涤干净；
（2）Cu₂（OH）₂CO₃中加入高氯酸生成高氯酸铜和二氧化碳，反应的化学方程式为Cu₂（OH）₂CO₃+4HClO₄=2Cu（ClO₄）₂+CO₂↑+3H₂O，
故答案为：Cu₂（OH）₂CO₃+4HClO₄=2Cu（ClO₄）₂+CO₂↑+3H₂O； 
（3）设分解所得固定产物中CuO的物质的量为xmol，CuCl₂的物质的量为ymol，根据反应（A）2Cu（ClO₄）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+7O₂↑+2Cl₂↑、（B）Cu（ClO₄）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuCl₂+4O₂↑，生成氧气的物质的量为（3.5x+4y）mol，氯气的物质的量为xmol，根据题意V（O₂）：V（Cl₂）=（3.5x+4y）：x=5：1，所以x：y=8：3，所以所得固定产物中CuO的质量分数为$\frac{80x}{80x+135y}$×100%=$\frac{80}{80+\frac{3}{8}×135}$×100%=61.24%，
故：分解所得固定产物中CuO的质量分数为61.24%．

点评 本题考查了物质制备实验设计步骤和过程分析判断，化学方程式计算应用，物质提纯的实验方法应用，答题时注意流程的分析和实验基本操作的灵活运用，题目难度中等．