Question

19．高氯酸銅[Cu（ClO₄）₂•6H₂O]易溶于水，120℃開始分解，常用于生產(chǎn)電極和作催化劑等．制備高氯酸銅的流程如下：

（1）該流程張經(jīng)過兩次過濾操作，實(shí)驗(yàn)室過濾操作中需要的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗；上述流程中“過濾Ⅰ”后需對(duì)濾渣進(jìn)行洗滌，檢驗(yàn)濾渣Ⅰ是否洗滌干凈的實(shí)驗(yàn)方法是取少量最后一次洗滌濾液，向其中加入用鹽酸酸化的氯化鋇，若無沉淀出現(xiàn)則說明已經(jīng)洗滌干凈，反之，未洗滌干凈．
（2）濾渣Ⅰ的主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃，上述流程中反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式是Cu₂（OH）₂CO₃+4HClO₄=2Cu（ClO₄）₂+CO₂↑+3H₂O．
（3）加熱時(shí)，Cu（ClO₄）₂的分解方式有以下兩種：
（A）2Cu（ClO₄）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+7O₂↑+2Cl₂↑   （B）Cu（ClO₄）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuCl₂+4O₂↑
取一定質(zhì)量的Cu（ClO₄）₂•6H₂O樣品，加熱至某溫度使其完全分解，若測得V（O₂）：V（Cl₂）=5：1，計(jì)算確定分解所得固定產(chǎn)物中CuO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（寫出計(jì)算過程，結(jié)果保留兩位小數(shù)）．

Answer 1

分析 根據(jù)流程圖可知，碳酸鈉與硫酸銅在水中反應(yīng)生成Cu₂（OH）₂CO₃，過濾后在Cu₂（OH）₂CO₃中加入高氯酸生成高氯酸銅和二氧化碳，進(jìn)而得到高氯酸銅晶體，
（1）根據(jù)過濾操作確定所需儀器，濾渣Ⅰ的表面可溶性雜質(zhì)有碳酸根離子，通過檢驗(yàn)硫酸根離子的存在判斷是否洗滌干凈；
（2）Cu₂（OH）₂CO₃中加入高氯酸生成高氯酸銅和二氧化碳，根據(jù)元素守恒書寫化學(xué)方程式；
（3）根據(jù)反應(yīng)（A）2Cu（ClO₄）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+7O₂↑+2Cl₂↑、（B）Cu（ClO₄）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuCl₂+4O₂↑，由氧氣和氯氣的關(guān)系可確定氧化銅和氯化銅的物質(zhì)的量的關(guān)系，進(jìn)而可計(jì)算出所得固定產(chǎn)物中CuO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

解答 解：根據(jù)流程圖可知，碳酸鈉與硫酸銅在水中反應(yīng)生成Cu₂（OH）₂CO₃，過濾后在Cu₂（OH）₂CO₃中加入高氯酸生成高氯酸銅和二氧化碳，進(jìn)而得到高氯酸銅晶體，
（1）根據(jù)過濾操作所需儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗，濾渣Ⅰ的表面可溶性雜質(zhì)有硫酸根離子，所以判斷是否洗滌干凈的方法是取少量最后一次洗滌濾液，向其中加入用鹽酸酸化的氯化鋇，若無沉淀出現(xiàn)則說明已經(jīng)洗滌干凈，反之，未洗滌干凈，
故答案為：燒杯、玻璃棒、漏斗；取少量最后一次洗滌濾液，向其中加入用鹽酸酸化的氯化鋇，若無沉淀出現(xiàn)則說明已經(jīng)洗滌干凈，反之，未洗滌干凈；
（2）Cu₂（OH）₂CO₃中加入高氯酸生成高氯酸銅和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu₂（OH）₂CO₃+4HClO₄=2Cu（ClO₄）₂+CO₂↑+3H₂O，
故答案為：Cu₂（OH）₂CO₃+4HClO₄=2Cu（ClO₄）₂+CO₂↑+3H₂O； 
（3）設(shè)分解所得固定產(chǎn)物中CuO的物質(zhì)的量為xmol，CuCl₂的物質(zhì)的量為ymol，根據(jù)反應(yīng)（A）2Cu（ClO₄）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+7O₂↑+2Cl₂↑、（B）Cu（ClO₄）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuCl₂+4O₂↑，生成氧氣的物質(zhì)的量為（3.5x+4y）mol，氯氣的物質(zhì)的量為xmol，根據(jù)題意V（O₂）：V（Cl₂）=（3.5x+4y）：x=5：1，所以x：y=8：3，所以所得固定產(chǎn)物中CuO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{80x}{80x+135y}$×100%=$\frac{80}{80+\frac{3}{8}×135}$×100%=61.24%，
故：分解所得固定產(chǎn)物中CuO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為61.24%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)步驟和過程分析判斷，化學(xué)方程式計(jì)算應(yīng)用，物質(zhì)提純的實(shí)驗(yàn)方法應(yīng)用，答題時(shí)注意流程的分析和實(shí)驗(yàn)基本操作的靈活運(yùn)用，題目難度中等．