Question

【題目】一水硫酸四氨合銅晶體[Cu(NH3)4SO4·H2O，相對分子質(zhì)量為246]是一種重要的染料及農(nóng)藥中間體。常溫下該物質(zhì)可溶于水，難溶于乙醇。某化學興趣小組通過以下實驗制備一水硫酸四氨合銅晶體并測定其純度�；卮鹣嚓P(guān)問題：

I．實驗室制取CuSO4溶液

方案i：銅與濃硫酸加熱制備。

方案ii：將銅粉在空氣中充分加熱至完全變黑，再加稀硫酸即可得到硫酸銅溶液。

（1）請寫出方案i反應(yīng)的化學方程式________________________________________，此方法硫酸的利用率較低的原因是___________________________（寫1點）。

（2）實際生產(chǎn)中方案ii常常有紫紅色固體未反應(yīng)，猜想原因可能是___________。

（3）某同學對實驗ii進行了改進，其中一種方案是在硫酸和銅的反應(yīng)容器中滴加H2O2溶液，觀察到的現(xiàn)象是_____________________________________。H2O2的沸點為150.2℃。為加快反應(yīng)需要提高H2O2溶液的濃度，可通過如圖將H2O2稀溶液濃縮，增加減壓設(shè)備的目的除了加快蒸餾速度，還有可能是________________________。

II．一水硫酸四氨合銅晶體的制備

（4）硫酸銅溶液含有一定的硫酸，呈酸性，加入適量NH3·H2O調(diào)節(jié)溶液pH，產(chǎn)生淺藍色沉淀，已知其成分為Cu2(OH)2SO4，試寫出生成此沉淀的離子反應(yīng)方程式_______________________。

（5）繼續(xù)滴加NH3·H2O，會轉(zhuǎn)化成深藍色溶液。向深藍色溶液中加入乙醇可析出深藍色晶體，滴加乙醇的作用可能是________________

A．乙醇可以作還原劑

B．乙醇可以降低該晶體在該溶液中的溶解度

C．乙醇可以作萃取劑

Ⅲ.產(chǎn)品純度的測定

（6）精確稱取mg晶體，加適量水溶解，然后逐滴加入足量NaOH溶液，通入水蒸氣將氨全部蒸出，用V1mL0.200mol·L－1的鹽酸完全吸收。以甲基橙作指示劑，用0.200mol·L－1NaOH標準溶液滴定過剩的HCl，到終點時消耗V2mLNaOH溶液。產(chǎn)品純度的表達式為____________。

Answer 1

【答案】Cu＋2H2SO4（濃）CuSO4＋SO2↑＋2H2O 隨著反應(yīng)的進行，濃硫酸被稀釋為稀硫酸，稀硫酸不與Cu反應(yīng)或者濃硫酸反應(yīng)生成SO2，使得硫酸利用率降低 表面生成的CuO阻止內(nèi)部銅與O2接觸或反應(yīng) 銅溶解、溶液變藍 降低水的沸點，避免H2O2分解 2Cu2＋＋2NH3·H2O＋=Cu2(OH)2SO4↓＋2 B =

【解析】

(6)求算樣品的純度，得知道純物質(zhì)的質(zhì)量，根據(jù)即得物質(zhì)的量，根據(jù)NH3~HCl可知，，再利用滴定來計算與氨氣反應(yīng)后的HCl剩余的量，從而求算。

(1)方案i銅與濃硫酸加熱反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水，化學方程式為：Cu＋2H2SO4（濃）CuSO4＋SO2↑＋2H2O；此方法硫酸的利用率較低的原因是；隨著反應(yīng)的進行，濃硫酸被稀釋為稀硫酸，稀硫酸不與Cu反應(yīng)或濃硫酸反應(yīng)生成SO2，使得硫酸利用率降低；

(2)方案ii常常有紫紅色固體未反應(yīng)，猜想原因可能是：表面生成的CuO阻止內(nèi)部銅與O2接觸或反應(yīng)；

(3) 在硫酸和銅的反應(yīng)容器中滴加H2O2溶液，Cu在H2O2作用下與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸銅，該反應(yīng)的化學方程式為：Cu+H2O2+H2SO4═CuSO4+2H2O，觀察到的現(xiàn)象是銅溶解、溶液變藍；過氧化氫受熱易分解，故采用減壓蒸餾的方式，增加減壓設(shè)備的目的是降低水的沸點，避免H2O2分解；

(4)硫酸銅溶液含有一定的硫酸，呈酸性，加入適量NH3H2O調(diào)節(jié)溶液pH，產(chǎn)生淺藍色沉淀Cu2(OH)2SO4，生成此沉淀的離子反應(yīng)方程式：2Cu2＋＋2NH3·H2O＋=Cu2(OH)2SO4↓＋2；

(5)繼續(xù)滴加NH3H2O，會轉(zhuǎn)化成深藍色溶液。加入乙醇可析出深藍色晶體Cu(NH3)4SO4H2O晶體，滴加乙醇的作用可能是降低該晶體在該溶液中的溶解度，即選B；

(6)與氨氣反應(yīng)的，根據(jù)NH3~HCl可知，，則，樣品中產(chǎn)品純度表達式為：=。