Question

5．硫酸在古代被稱為“綠礬油”，唐代煉丹家孤剛子在其所著《黃帝九鼎神丹經(jīng)訣》中記有“煉石膽取精華法”即通過鍛燒膽礬而獲得硫酸的方法．請(qǐng)回答下列問題：
（1）膽礬的組成為CuSO₄•5H₂O，屬于純凈物（填“純凈物”或“混合物”）．
（2）0.80g膽礬晶體受熱脫水過程中固體質(zhì)量隨溫度變化曲線如圖1 所示．根據(jù)曲線確定200℃時(shí)固體物質(zhì)的化學(xué)式是CuSO₄•H₂O．取270℃所得樣品于一定溫度下灼燒生成CuO、SO₂、S0₃ 和O₂，若產(chǎn)物中S0₃和
S0₂的質(zhì)量之比為5：4，則分解的總反應(yīng)方程式可表示為4CuSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4CuO+2SO₂↑+2SO₃↑+O₂↑．
（3）實(shí)驗(yàn)室按如下方法制備硫酸銅：將適量濃硝酸分多次加入到銅粉與稀硫酸的混合物中，加熱使之反應(yīng)完全．實(shí)驗(yàn)裝置如圖2．
①儀器a 的名稱是分液漏斗，若實(shí)驗(yàn)中擰開其下面的活塞未見液體流下，可能的原因是上口的玻璃塞未打開（或凹槽未對(duì)準(zhǔn)漏斗上的小孔）．NaOH溶液的作用是吸收尾氣，防止污染空氣
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，除去這種雜質(zhì)的實(shí)驗(yàn)操作稱為重結(jié)晶．

Answer 1

分析 （1）純凈物只含有一種物質(zhì)，混合物是由兩種或者兩種以上物質(zhì)組成；
（2）由圖分析可知，CuSO₄•5H₂O受熱到102℃時(shí)開始脫水分解，113℃時(shí)可得到較穩(wěn)定的一種中間物，到258℃時(shí)才會(huì)繼續(xù)分解；在200℃時(shí)失去的水的質(zhì)量為0.80g-0.57g=0.23g，根據(jù)相應(yīng)的化學(xué)方程式即可確定此時(shí)固體物質(zhì)的化學(xué)式；
取270℃所得樣品于一定溫度下灼燒生成CuO、SO₂、S0₃ 和O₂，若產(chǎn)物中S0₃和S0₂的質(zhì)量之比為5：4，則其物質(zhì)的量之比為1：1，設(shè)生成1mol二氧化硫，依據(jù)氧化還原反應(yīng)得失電子守恒結(jié)合原子個(gè)數(shù)守恒書寫方程式；
（3）①依據(jù)儀器形狀說出其名稱；依據(jù)分液漏斗使用方法可知：如果分液漏斗上口活塞小孔未與空氣相通，則液體不會(huì)流出；反應(yīng)生成的一氧化氮、二氧化氮有毒，直接排放到空氣中會(huì)引起空氣污染，需要進(jìn)行尾氣處理，二者能夠與氫氧化鈉反應(yīng)生成亞硝酸鈉而被吸收；
②根據(jù)反應(yīng)物判斷可能存在的雜質(zhì)，溶解度不同的可溶性鹽可用重結(jié)晶法分離．

解答 解：（1）膽礬成分為CuSO₄•5H₂O，只含有一種物質(zhì)屬于純凈物，故答案為：純凈物；
（2）CuSO₄•5H₂O受熱到102℃時(shí)開始脫水分解，113℃時(shí)可得到較穩(wěn)定的一種中間物，到258℃時(shí)才會(huì)繼續(xù)分解．在200℃時(shí)失去的水的質(zhì)量為0.80g-0.57g=0.23g，
根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式：
CuSO₄•5H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄•（5-n）H₂O+nH₂O
250                           18n
0.80g                      0.80g-0.57g=0.23g
$\frac{250}{18n}$=$\frac{0.80}{0.23}$，解得n=4，
200℃時(shí)該固體物質(zhì)的化學(xué)式為CuSO₄•H₂O；
取270℃所得樣品于一定溫度下灼燒生成CuO、SO₂、S0₃ 和O₂，若產(chǎn)物中S0₃和S0₂的質(zhì)量之比為5：4，則其物質(zhì)的量之比為1：1，設(shè)生成1mol氧氣，依據(jù)氧化還原反應(yīng)得失電子守恒
則生成二氧化硫的物質(zhì)的量為2mol，依據(jù)產(chǎn)物中S0₃和S0₂的質(zhì)量之比為5：4，則其物質(zhì)的量之比為1：1，生成三氧化硫?yàn)?mol，依據(jù)硫原子個(gè)數(shù)守恒硫酸銅物質(zhì)的量為4mol，氧化銅物質(zhì)的量為4mol，方程式：4CuSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4CuO+2SO₂↑+2SO₃↑+O₂↑；
故答案為CuSO₄•H₂O；4CuSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4CuO+2SO₂↑+2SO₃↑+O₂↑；
（3）①依據(jù)儀器a形狀可知該儀器為：分液漏斗；依據(jù)分液漏斗使用方法可知：如果分液漏斗上口活塞小孔未與空氣相通，則液體不會(huì)流出；反應(yīng)生成的一氧化氮、二氧化氮有毒，直接排放到空氣中會(huì)引起空氣污染，需要進(jìn)行尾氣處理，二者能夠與氫氧化鈉反應(yīng)生成亞硝酸鈉而被吸收，所以氫氧化鈉作用為：吸收尾氣，防止污染空氣；
故答案為：分液漏斗；上口的玻璃塞未打開（或凹槽未對(duì)準(zhǔn)漏斗上的小孔）；吸收尾氣，防止污染空氣污染；
②如果銅粉、硫酸及硝酸都比較純凈，則若硝酸過量會(huì)有硝酸銅生成，所以混有硝酸銅雜質(zhì)，化學(xué)式：Cu（NO₃）₂；需利用溶解度的不同，用重結(jié)晶的方法進(jìn)行分離，
故答案為：Cu（NO₃）₂；重結(jié)晶．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)，意在考查對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)結(jié)論的運(yùn)用能力，涉及物質(zhì)成分的判斷，化學(xué)方程式的書寫，儀器使用方法等，題目綜合性較強(qiáng)，難度中等．