Question

17．（1）用銅與濃硫酸反應(yīng)制取硫酸銅，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示．
①A中裝置體現(xiàn)了濃硫酸的哪些性質(zhì)？酸性和強(qiáng)氧化性；
②裝置中導(dǎo)管B的作用你認(rèn)為可能是（寫(xiě)出一種）安全管；平衡壓強(qiáng)；防止倒吸；若連接C裝置導(dǎo)氣管堵塞時(shí)防止裝置爆炸；拆除裝置前，從B口向A中鼓氣是生成的二氧化硫被完全吸收．
（2）為符合綠色化學(xué)的要求，某同學(xué)進(jìn)行如下設(shè)計(jì)：將銅粉在坩堝（填儀器名稱）中反復(fù)灼燒，使銅與空氣充分反應(yīng)生成氧化銅，再將氧化銅與稀硫酸反應(yīng)，反應(yīng)后溶液經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥，即可得到產(chǎn)品CuSO₄•5H₂O晶體，干燥時(shí)需要控制溫度小于100℃，若溫度過(guò)高，則會(huì)導(dǎo)致CuSO₄•5H₂O晶體失去部分結(jié)晶水．
（3）探究小組用滴定法測(cè)定某膽礬晶體中CuSO₄的含量．取ag樣品配成100mL溶液，每次取20.00mL，消除干擾離子后，用c mol•L^-1的EDTA（H₂Y^2-）標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，平均消耗EDTA溶液6mL．滴定反應(yīng)如下：Cu²⁺+H₂Y^2-=CuY^2-+2H⁺
①寫(xiě)出計(jì)算CuSO₄質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算式ω=$\frac{cmol/L×5×1{0}^{3}L×160g/mol×5}{ag}$×100%；
②下列操作會(huì)導(dǎo)致CuSO₄含量的測(cè)定結(jié)果偏低的是bc．
a．用樣品溶液潤(rùn)洗錐形瓶
b．滴定終點(diǎn)時(shí)俯視讀數(shù)
c．滴定終點(diǎn)時(shí)滴定管尖嘴中有氣泡
（4）常溫下CuSO₄溶液中Cu²⁺水解的離子方程式為Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺．已知該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=5.0×10^-9，則常溫下Cu（OH）₂的Ksp=2.0×10²⁰．

Answer 1

分析 （1）①A裝置中銅和濃硫酸加熱反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水，濃硫酸表現(xiàn)了酸性和強(qiáng)氧化性；
②裝置中導(dǎo)管B的作用使安全裝置，起到平衡壓強(qiáng)防止倒吸作用，可以通入氣體吧生成氣體全部趕出到裝置C中吸收；
（2）高溫灼燒固體應(yīng)在坩堝中進(jìn)行，從硫酸銅溶液中得到硫酸銅晶體可以將硫酸銅溶液經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥，即可得到產(chǎn)品CuSO₄•5H₂O晶體，CuSO₄•5H₂O晶體中的結(jié)晶水容易失去，所以干燥需要控制溫度小于100℃；
（3）①取a g試樣配成100mL溶液，每次取20.00mL，消除干擾離子后，用c mol•L^-1 EDTA（H₂Y^2-）標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，平均消耗EDTA溶液6mL．滴定反應(yīng)如下：Cu²⁺+H₂Y^2-=CuY^2-+2H⁺銅離子物質(zhì)的量和標(biāo)準(zhǔn)液物質(zhì)的量相同=cmol/L×b×10^-3L=bc×10^-3mol，依據(jù)元素守恒得到：
則20ml溶液中含有的CuSO₄•5H₂O物質(zhì)的量為6c×10^-3mol；100ml溶液中含6c×10^-3mol×5=30c×10^-3mol，據(jù)此計(jì)算硫酸銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
②滴定實(shí)驗(yàn)誤差分析依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗的多少進(jìn)行分析判斷，滴定實(shí)驗(yàn)中依據(jù)c（待測(cè)）=$\frac{c（標(biāo)準(zhǔn)）V（標(biāo)準(zhǔn)）}{V（待測(cè)）}$分析；
（4）常溫下CuSO₄溶液中Cu²⁺水解生成氫氧化銅和氫離子，依據(jù)平衡常數(shù)概念列式計(jì)算，K=$\frac{{c}^{2}（{H}^{+}）}{c（C{u}^{2+}）}$=$\frac{{c}^{2}（{H}^{+}）}{c（C{u}^{2+}）}$×$\frac{{c}^{2}（O{H}^{-}）}{{c}^{2}（O{H}^{-}）}$=$\frac{K{w}^{2}}{Ksp}$；

解答 解：（1）①A裝置中銅和濃硫酸加熱反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，A中裝置體現(xiàn)了濃硫酸的酸性和強(qiáng)氧化性，
故答案為：酸性和強(qiáng)氧化性；
②根據(jù)裝置圖可知，導(dǎo)管B可以平衡試管內(nèi)外的壓強(qiáng)，同時(shí)若C的導(dǎo)管堵塞時(shí)防止裝置爆炸，另外拆除裝置前從B管口向A鼓氣使二氧化硫被全部吸收，
故答案為：安全管；平衡壓強(qiáng)；防止倒吸；若連接C裝置導(dǎo)氣管堵塞時(shí)防止裝置爆炸；拆除裝置前，從B口向A中鼓氣是生成的二氧化硫被完全吸收；
（2）高溫灼燒固體應(yīng)在坩堝中進(jìn)行，從硫酸銅溶液中得到硫酸銅晶體可以將硫酸銅溶液經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥，即可得到產(chǎn)品CuSO₄•5H₂O晶體，CuSO₄•5H₂O晶體中的結(jié)晶水容易失去，所以干燥需要控制溫度小于100℃，
故答案為：坩堝；蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；CuSO₄•5H₂O晶體失去部分結(jié)晶水；
（3）①取a g試樣配成100mL溶液，每次取20.00mL，消除干擾離子后，用c mol•L^-1 EDTA（H₂Y^2-）標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，平均消耗EDTA溶液6mL．滴定反應(yīng)如下：Cu²⁺+H₂Y^2-=CuY^2-+2H⁺銅離子物質(zhì)的量和標(biāo)準(zhǔn)液物質(zhì)的量相同=cmol/L×6×10^-3L=6c×10^-3mol，依據(jù)元素守恒得到：
則20ml溶液中含有的CuSO₄•5H₂O物質(zhì)的量為6c×10^-3mol；100ml溶液中含6c×10^-3mol×5=3c×10^-2mol；
所以CuSO₄質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式=$\frac{3c×1{0}^{-2}mol×160g/mol}{ag}$×100%，
故答案為：$\frac{3c×1{0}^{-2}mol×160g/mol}{ag}$×100%；
②a．用樣品溶液潤(rùn)洗錐形瓶，導(dǎo)致待測(cè)溶液中溶質(zhì)增大，導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏高，故a錯(cuò)誤；
b．滴定終點(diǎn)時(shí)俯視滴定管讀數(shù)說(shuō)明消耗標(biāo)準(zhǔn)液讀數(shù)偏小，結(jié)果偏低，故b正確；
c．滴定終點(diǎn)時(shí)滴定管尖嘴中有氣泡，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)溶液體積減小，結(jié)果偏低，故c正確；
故答案為：bc；
（4）常溫下CuSO₄溶液中Cu²⁺水解生成氫氧化銅和氫離子，反應(yīng)的離子方程式為：Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺，依據(jù)平衡常數(shù)概念列式計(jì)算，K=$\frac{{c}^{2}（{H}^{+}）}{c（C{u}^{2+}）}$=$\frac{{c}^{2}（{H}^{+}）}{c（C{u}^{2+}）}$×$\frac{{c}^{2}（O{H}^{-}）}{{c}^{2}（O{H}^{-}）}$=$\frac{K{w}^{2}}{Ksp}$=$\frac{（1{0}^{-14}）^{2}}{5.0×1{0}^{-9}}$=2.0×10²⁰，
故答案為：Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺，2.0×10²⁰；

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的分離、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、試劑選擇、滴定實(shí)驗(yàn)的基本操作和誤差分析等知識(shí)點(diǎn)，明確離子的性質(zhì)和滴定實(shí)驗(yàn)的定量關(guān)系是解本題關(guān)鍵，題目難度中等．