Question

10．膽礬（CuSO₄•5H₂O）是銅的重要化合物，有著廣泛的應(yīng)用，如用來(lái)配制農(nóng)藥波爾多液．以下是CuSO₄•5H₂O的實(shí)驗(yàn)室制備流程圖．

根據(jù)題意完成下列填空：
（1）向含有銅粉的稀硫酸中滴加硝酸，在銅粉溶解時(shí)最終可以觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：溶液呈藍(lán)色、有紅棕色氣體生成．
（2）如果銅粉、硫酸及硝酸都比較純凈，則制得的CuSO₄•5H₂O中可能存在的雜質(zhì)是Cu（NO₃）₂ （填化學(xué)式）．
（3）將CuSO₄•5H₂O與NaHCO₃按一定的比例共同投入到150mL沸水中，劇烈攪拌，冷卻后，有綠色晶體析出．該晶體的化學(xué)組成為Cu_x（OH） _y（CO₃） _z•nH₂O．實(shí)驗(yàn)所得的綠色晶體需充分洗滌，檢驗(yàn)是否洗滌干凈的方法是取最后一次洗滌液少許與試管中，加入鹽酸酸化的BaCl₂溶液，若沒有白色沉淀生產(chǎn)，則洗滌干凈．
（4）為了確定晶體的化學(xué)式，某實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
a．稱取3.640g晶體，加入足量的稀鹽酸使固體完全溶解，收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體448.0mL；
b．稱取等質(zhì)量的晶體，灼燒至完全分解，得到2.400g殘余固體．通過(guò)計(jì)算確定晶體的化學(xué)式（寫出計(jì)算過(guò)程）．

Answer 1

分析 （1）銅與濃硝酸反應(yīng)有硝酸銅和紅棕色的二氧化氮產(chǎn)生，根據(jù)反應(yīng)的產(chǎn)物判斷現(xiàn)象；
（2）制硫酸銅時(shí)，用銅與硝酸、硫酸的混合物反應(yīng)的，所以可根據(jù)反應(yīng)物判斷可能存在的雜質(zhì)；
（3）將CuSO₄•5H₂O與NaHCO₃按一定的比例反應(yīng)得到綠色晶體，所以綠色晶體析出的時(shí)候表面應(yīng)有硫酸根離子，可以通過(guò)檢驗(yàn)硫酸根離子判斷是否洗滌干凈；
（4）稱取3.640g晶體，加入足量的稀鹽酸使固體完全溶解，收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體448.0mL，即為0.02mol應(yīng)為二氧化碳?xì)怏w，由此可計(jì)算出碳酸根的物質(zhì)的量，取等質(zhì)量的晶體，灼燒至完全分解，得到2.400g殘余固體應(yīng)為氧化銅，由此計(jì)算出晶體中銅元素的質(zhì)量及物質(zhì)的量，根據(jù)電荷守恒可確定氫氧化根的物質(zhì)的量，再由總質(zhì)量及銅元素的質(zhì)量、碳酸根的質(zhì)量、氫氧根的質(zhì)量確定結(jié)晶水的質(zhì)量，進(jìn)而確定晶體的組成；

解答 解：（1）銅與濃硝酸反應(yīng)為：Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，生成硫酸銅和二氧化氮?dú)怏w，觀察到溶液呈藍(lán)色、有紅棕色氣體生成，
故答案為：溶液呈藍(lán)色；有紅棕色氣體生成；
（2）制硫酸銅時(shí)，用銅與硝酸、硫酸的混合物反應(yīng)的，銅與硝酸能生成硝酸銅，所以可能混有硝酸銅雜質(zhì)，化學(xué)式為Cu（NO₃）₂，
故答案為：Cu（NO₃）₂；
（3）將CuSO₄•5H₂O與NaHCO₃按一定的比例反應(yīng)得到綠色晶體，所以綠色晶體析出的時(shí)候表面應(yīng)有硫酸根離子，可以通過(guò)檢驗(yàn)硫酸根離子判斷是否洗滌干凈，檢驗(yàn)的方法是取最后一次洗滌液少許與試管中，加入鹽酸酸化的BaCl₂溶液，若沒有白色沉淀生產(chǎn)，則洗滌干凈，
故答案為：取最后一次洗滌液少許與試管中，加入鹽酸酸化的BaCl₂溶液，若沒有白色沉淀生產(chǎn)，則洗滌干凈；
（4）由題意可知：n（CO₃^2-）=n（CO₂）=0.448L∕22.4mol•L^-1=0.02 mol，
灼燒最終得到的固體是CuO，
n（Cu²⁺）=n（CuO）=2.400 g/80 g•mol^-1=0.03 mol，
根據(jù)電荷守恒：n（Cu²⁺）×2=n（OH^-）+n（CO₃^2-）×2，
所以n（OH^-）=n（Cu²⁺）×2-n（CO₃^2-）×2=0.03 mol×2-0.02 mol×2=0.02 mol
n（H₂O）=（3.640g-0.03mol×64g•mol^-1-0.02mol×17g•mol^-1-0.02mol×60g•mol^-1）/18g•mol^-1=0.01mol
所以x：y：z：n=0.03mol：0.02mol：0.02mol：0.01mol=3：2：2：1，則晶體的化學(xué)式為Cu₃（OH）₂（CO₃）₂•H₂O或Cu（OH）₂•2CuCO₃•H₂O，
答：晶體的化學(xué)式為Cu₃（OH）₂（CO₃）₂•H₂O或Cu（OH）₂•2CuCO₃•H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)含量的測(cè)定、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等觀察、實(shí)驗(yàn)原理的分析等，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力和計(jì)算能力．