Question

4．硫酸鹽有著廣泛的應(yīng)用．
（1）以下是CuSO₄•5H₂O的實(shí)驗(yàn)室制備流程圖（如圖1）．

根據(jù)題意完成下列填空：
①理論上，為了制得純凈的CuSO₄•5H₂O晶體，需要消耗稀硫酸、稀硝酸溶質(zhì)物質(zhì)的量之比為3：2，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O．
②實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)所加稀硝酸的濃度控制要求比較高，通常用標(biāo)準(zhǔn)氫氧化鈉溶液來(lái)滴定．滴定過(guò)程中若用酚酞作指示劑，終點(diǎn)現(xiàn)象是溶液由無(wú)色變成紅色（或淺紅色），且半分鐘內(nèi)不褪色．
請(qǐng)?jiān)谙聢D中畫(huà)出滴定過(guò)程中溶液的pH隨所滴加氫氧化鈉溶液體積的變化的曲線圖（如圖2）（要求過(guò)A點(diǎn)）．
③用惰性電極電解一定濃度的硫酸銅溶液．通電一段時(shí)間后，向所得的溶液中加入0.1mol Cu₂（OH）₂CO₃后恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH（不考慮CO₂的溶解），則電解過(guò)程中共轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.6mol．
（2）為測(cè)定混合肥料K₂SO₄、（NH₄）₂SO₄中鉀的含量，完善下列步驟：
①稱取鉀氮肥試樣并溶于水，加入足量BaCl₂或Ba（OH）₂溶液，產(chǎn)生白色沉淀．
②過(guò)濾、洗滌、、干燥（依次填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)操作名稱）．
③冷卻、稱重．
若試樣為m g，沉淀的物質(zhì)的量為n mol，則試樣中K₂SO₄的物質(zhì)的量為$\frac{m-132n}{42}$mol（用含m、n的代數(shù)式表示）．
（3）PbSO₄難溶于水卻可溶于醋酸，你認(rèn)為可能的原因是②③．
①醋酸鉛可溶于水�、诖姿徙U是弱電解質(zhì)�、鄞姿徙U在水中形成電離平衡時(shí)的c（Pb²⁺）小于PbSO₄的溶解平衡的c（Pb²⁺）�、芤虼姿崾侨跛�，故反應(yīng)可進(jìn)行．

Answer 1

分析 （1）①在酸性條件下，硝酸鹽具有氧化性，能氧化單質(zhì)銅生成硝酸銅、一氧化氮和水；根據(jù)方程式判斷硫酸和硝酸的物質(zhì)的量之比；
②根據(jù)酚酞的變色范圍8～10，所以終點(diǎn)時(shí)的現(xiàn)象是溶液由無(wú)色變成紅色（或淺紅色），且半分鐘內(nèi)不褪色；由于隨著氫氧化鈉溶液的滴加，溶液的pH會(huì)逐漸增大，鄰近終點(diǎn)時(shí)pH會(huì)發(fā)生突變，據(jù)此畫(huà)出滴定過(guò)程中溶液的pH隨所滴加氫氧化鈉溶液體積的變化的曲線圖；
③堿式碳酸銅和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、水和二氧化碳，所以加入0.1mol堿式碳酸銅[Cu₂（OH）₂CO₃]相當(dāng)于加入0.2molCuO、0.1molH₂O，根據(jù)生成物知，陰極上銅離子和氫離子放電、陽(yáng)極上氫氧根離子放電，根據(jù)銅和氫氣的物質(zhì)的量與轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計(jì)算轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量；
（2）①混合肥料中含有K₂SO₄、（NH₄）₂SO₄，要產(chǎn)生白色沉淀，產(chǎn)生的白色沉淀應(yīng)該是硫酸鋇，據(jù)此分析；
②從溶液中分離出白色沉淀應(yīng)該是過(guò)濾，過(guò)濾出的沉淀必須通過(guò)洗滌和干燥；
③設(shè)K₂SO₄、（NH₄）₂SO₄的物質(zhì)的量分別是x mol和y mol，根據(jù)硫酸根守恒和質(zhì)量和列方程組計(jì)算；
（3）根據(jù)硫酸鉛在水溶液里存在溶解平衡，加入醋酸時(shí)，醋酸根離子和鉛離子生成弱電解質(zhì)醋酸鉛，促進(jìn)硫酸鉛溶解．

解答 解：（1）①在酸性條件下，硝酸鹽具有氧化性，能氧化單質(zhì)銅，反應(yīng)的離子方程式是3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；根據(jù)方程式可知，如果硝酸的物質(zhì)的量是2mol，則根據(jù)氫原子守恒可知，硫酸的物質(zhì)的量就是（8mol-2mol）÷2=3mol，所以硫酸和硝酸的物質(zhì)的量之比是3：2，
故答案為：3：2；3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
②由于酸不能使酚酞變色，而堿可以使酚酞顯紅色，所以終點(diǎn)時(shí)的現(xiàn)象是溶液由無(wú)色變成紅色（或淺紅色），且半分鐘內(nèi)不褪色；由于隨著氫氧化鈉溶液的滴加，溶液的pH會(huì)逐漸增大，鄰近終點(diǎn)時(shí)pH會(huì)發(fā)生突變，所以正確的圖象是，
故答案為：溶液由無(wú)色變成紅色（或淺紅色），且半分鐘內(nèi)不褪色；．
③堿式碳酸銅和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、水和二氧化碳，所以加入0.1mol堿式碳酸銅[Cu₂（OH）₂CO₃]相當(dāng)于加入0.2molCuO、0.1molH₂O，根據(jù)生成物知，陰極上銅離子和氫離子放電、陽(yáng)極上氫氧根離子放電，根據(jù)Cu原子、H原子守恒得陰極上析出n（Cu）=0.2mol、n（H₂）=0.1mol，則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=0.2mol×2+0.1mol×2=0.6mol，故答案為：0.6mol；
（2）①混合肥料中含有K₂SO₄、（NH₄）₂SO₄，要產(chǎn)生白色沉淀，產(chǎn)生的白色沉淀應(yīng)該是硫酸鋇，所以加入的試劑是BaCl₂或Ba（OH）₂，
故答案為：BaCl₂或Ba（OH）₂；
②從溶液中分離出白色沉淀應(yīng)該是過(guò)濾，過(guò)濾出的沉淀必須通過(guò)洗滌和干燥，即正確的操作分別是過(guò)濾、洗滌、干燥（或烘干），故答案為：過(guò)濾、洗滌、干燥；
③設(shè)K₂SO₄、（NH₄）₂SO₄的物質(zhì)的量分別是x mol和y mol，根據(jù)硫酸根守恒和質(zhì)量和則有$\left\{\begin{array}{l}{x+y=n}\\{174x+132y=m}\end{array}\right.$，解得x=$\frac{m-132n}{42}$，故答案為：$\frac{m-132n}{42}$；
（3）硫酸鉛在水溶液里存在溶解平衡，加入醋酸時(shí)，醋酸根離子和鉛離子生成弱電解質(zhì)醋酸鉛，促進(jìn)硫酸鉛溶解，所以醋酸鉛是弱電解質(zhì)，并且醋酸鉛在水中形成電離平衡時(shí)的c（Pb²⁺）小于PbSO₄的溶解平衡的c（Pb²⁺），故答案為：②③．

點(diǎn)評(píng) 本題以CuSO₄•5H₂O的實(shí)驗(yàn)室制備流程為載體考查方程式的書(shū)寫(xiě)，酸堿滴定實(shí)驗(yàn)，電解原理以及物質(zhì)分離提純等基本操作、化學(xué)計(jì)算等，題目難度中等，需要學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)與靈活運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力．