Question

【題目】某研究小組在實(shí)驗(yàn)室以含鐵的銅屑為原料制備Cu(NO3)2·3H2O晶體，并進(jìn)一步探究用SOCl2制備少量無(wú)水Cu(NO3)2。設(shè)計(jì)的合成路線如下：

已知：Cu (NO3)2·3H2O Cu(NO3)2·Cu(OH)2 CuO

SOCl2熔點(diǎn) -105℃、沸點(diǎn)76℃、遇水劇烈水解生成兩種酸性氣體。 請(qǐng)回答：

（1）第③步包括蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、抽濾等步驟，其中蒸發(fā)濃縮的具體操作是_______。

（2）第④步中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_____________。

（3）第④步，某同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖(夾持及控溫裝置省略，如圖1有一處不合理，請(qǐng)?zhí)岢龈倪M(jìn)方案并說(shuō)明理由_______________。

（4）為測(cè)定無(wú)水Cu(NO3)2產(chǎn)品的純度，可用分光光度法。

已知：4NH3·H2O + Cu2+ == Cu(NH3)42+ + 4H2O；Cu(NH3)42+ 對(duì)特定波長(zhǎng)光的吸收程度(用吸光度A表示)與Cu2+ 在一定濃度范圍內(nèi)成正比。現(xiàn)測(cè)得Cu(NH3)42+的吸光度A與Cu2+ 標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度關(guān)系如圖2所示：準(zhǔn)確稱(chēng)取0.3150g無(wú)水Cu(NO3)2，用蒸餾水溶解并定容至100 mL，準(zhǔn)確移取該溶液10.00mL，加過(guò)量NH3 ·H2O，再用蒸餾水定容至100 mL，測(cè)得溶液吸光度A=0.620，則無(wú)水Cu(NO3)2產(chǎn)品的純度是_________(以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示)。

Answer 1

【答案】將溶液轉(zhuǎn)移至蒸發(fā)皿中，控制溫度加熱至溶液表面形成一層晶膜 Cu(NO3)2 + 3H2O + 3SOCl2 = Cu(NO3)2 + 3SO2↑+ 6HCl↑ 在A, B間增加 一個(gè)干燥裝置，防止B中水蒸氣進(jìn)入反應(yīng)器A 92.5%

【解析】

（1）蒸發(fā)濃縮的目的是為了使晶體在溶液中析出得到含有結(jié)晶水的結(jié)晶水合物，根據(jù)具體操作要領(lǐng)分析回答；

（2）SOCl2遇水劇烈水解生成兩種酸性氣體，分別是SO2和HCl；

（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，要制備少量無(wú)水Cu(NO3)2，應(yīng)該防止B中的水分進(jìn)入A中，據(jù)此分析改進(jìn)理由；

（4）結(jié)合圖2可以看出，溶液吸光度A=0.620時(shí)，實(shí)際測(cè)得Cu2+的濃度，根據(jù)n = 得到0.3150 g的無(wú)水Cu(NO3)的物質(zhì)的量，再結(jié)合稀釋規(guī)律與反應(yīng)方程式計(jì)算出總的Cu2+的濃度，進(jìn)而得出結(jié)論。

（1）蒸發(fā)濃縮的目的是為了使晶體在溶液中析出得到含有結(jié)晶水的結(jié)晶水合物，具體操作：將溶液轉(zhuǎn)移至蒸發(fā)皿中，控制溫度加熱至溶液表面形成一層晶膜時(shí)停止加熱，

故答案為：將溶液轉(zhuǎn)移至蒸發(fā)皿中，控制溫度加熱至溶液表面形成一層晶膜；

（2）因?yàn)?/span>SOCl2遇水劇烈水解生成兩種酸性氣體，化學(xué)方程式為：SOCl2+H2O = SO2↑+2HCl↑，所以第④步中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是：Cu(NO3)2 + 3H2O + 3SOCl2 = Cu(NO3)2 + 3SO2↑+ 6HCl↑，

故答案為：Cu(NO3)2 + 3H2O + 3SOCl2 = Cu(NO3)2 + 3SO2↑+ 6HCl↑；

（3）因?yàn)橐�制備無(wú)水Cu(NO3)2，所以應(yīng)該防止B中的水分進(jìn)入A中，應(yīng)該在A、B之間增加干燥裝置，防止B中水蒸氣進(jìn)入反應(yīng)器A，

故答案為：在A、B間增加一個(gè)干燥裝置，防止B中水蒸氣進(jìn)入反應(yīng)器A；

（4）根據(jù)圖2信息可知，當(dāng)溶液的吸光度A=0.620時(shí)，對(duì)應(yīng)的Cu2+的濃度為1.55010-3 mol/L，0.3150 g的無(wú)水Cu(NO3)的物質(zhì)的量為 = 1.675510-3 mol，配制成100 mL溶液時(shí)，再移取10.00 mL該溶液，則與過(guò)量NH3 ·H2O反應(yīng)的Cu(NO3)的物質(zhì)的量為1.675510-4 mol，根據(jù)反應(yīng)4NH3·H2O + Cu2+ == Cu(NH3)42+ + 4H2O可知，生成Cu(NH3)42+的物質(zhì)的量也為1.675510-4 mol，則Cu(NH3)42+的濃度為 = 1.675510-3 mol/L，純度為100% = 92.5%，

故答案為：92.5%。