Question

【題目】某同學在實驗室以銅屑(含有少量CuO)為原料制備適量無水Cu(NO3)2工藝流程如圖：

已知：①SOCl2熔點為-105℃、沸點為76℃、遇水劇烈水解生成兩種酸性氣體；

②4NH3·H2O+Cu2+=[Cu(NH3)4]2++4H2O；

[Cu(NH3)4]2+對特定波長光的吸收程度(用吸光度A表示)與Cu2+在一定濃度范圍內成正比。回答下列問題：

（1）從綠色化學、原子經濟性角度考慮，試劑X為__。

（2）步驟II包括蒸發濃縮、冷卻結晶等步驟，蒸發時所用容器名稱是__，停止加熱的時機是__。

（3）步驟III在如圖1所示裝置(夾持及控溫裝置省略)中進行。

①實驗中，若僅打開裝置活塞b的情況下，恒壓滴液漏斗中液體__(填“能”或“不能”)全部流下。

②C中產生的現象是__。

③D的作用是__。

④寫出A中三頸燒瓶內Cu(NO3)2·3H2O與SOCl2恰好反應生成Cu(NO3)2的化學方程式：__。

（4）用分光光度法可測定產品的純度。現準確稱取0.50g無水Cu(NO3)2產品，用蒸餾水溶解并定容至100mL，準確移取該溶液10.00mL，加過量NH3·H2O，再用蒸餾水定容至100mL，測得溶液吸光度A=0.600。已知[Cu(NH3)4]2+的吸光度A與Cu2+標準溶液濃度關系如圖2所示。

①量取10.00mLCu(NO3)2溶液所用量器名稱是__。

②無水Cu(NO3)2的純度是__(以質量分數表示)。

Answer 1

【答案】O2(或H2O2)與稀硝酸 蒸發皿 當蒸發皿中液體出現結晶膜或有一定量的晶體析出時 能 品紅溶液褪色 吸收尾氣SO2和HCl，防止其污染空氣 1 酸式滴定管 94.0%

【解析】

(1)從綠色化學、原子經濟性角度考慮，由銅屑制取硝酸銅溶液時，若只有銅與硝酸反應，則會生成氮氧化物，既污染環境，硝酸的利用率也低，因此應從提高硝酸的利用率，并減少氮氧化物的生成角度考慮；

(2)根據蒸發濃縮、冷卻結晶的操作分析；

(3)步驟III與反應生成無水硝酸銅，已知SOCl2遇水劇烈水解生成兩種酸性氣體，應為二氧化硫和氯化氫，則裝置A中發生的反應為

，據此解答；

(4)②由圖像可知，當溶液吸光度A=0.600時，Cu2+標準溶液的濃度為2.5×10-3mol/L，再計算0.50g無水Cu(NO3)2產品中Cu(NO3)2的物質的量，進而無水Cu(NO3)2的純度。

(1)從綠色化學、原子經濟性角度考慮，由銅屑制取硝酸銅溶液時，為提高硝酸的利用率，并減少氮氧化物的生成，可通入氧氣或者加入過氧化氫溶液作氧化劑，硝酸只表現酸性，則試劑X為O2(或H2O2)與稀硝酸，故答案為：O2(或H2O2)與稀硝酸；

(2)步驟II包括蒸發濃縮、冷卻結晶等步驟，蒸發時所用容器為蒸發皿，當蒸發皿中液體出現結晶膜或有一定量的晶體析出時，停止加熱，再進行冷卻結晶，故答案為：蒸發皿；當蒸發皿中液體出現結晶膜或有一定量的晶體析出時；

(3)步驟III與反應生成無水硝酸銅，已知SOCl2遇水劇烈水解生成兩種酸性氣體，應為二氧化硫和氯化氫，則裝置A中發生的反應為

①恒壓滴液漏斗內和三頸燒瓶內壓強一致，則液體能全部流下，故答案為：能；

②A裝置中，與反應生成二氧化硫，則C中品紅溶液褪色，故答案為：品紅溶液褪色；

③D裝置用來吸收尾氣SO2和HCl，防止其污染空氣，故答案為：吸收尾氣SO2和HCl，防止其污染空氣；

④由以上分析知，A中化學方程式為，故答案為：；

(4)①Cu(NO3)2溶液，由于水解顯弱酸性，則量取10.00mLCu(NO3)2溶液所用量器為酸式滴定管，故答案為：酸式滴定管；

②由圖像可知，當溶液吸光度A=0.600時，Cu2+標準溶液的濃度為2.5×10-3mol/L，則所移取的10.00mL原Cu(NO3)2溶液中溶質物質的量為2.5×10-3mol/L×0.1L=2.5×10-4mol，則0.50g無水Cu(NO3)2產品中Cu(NO3)2的物質的量為2.5×10-4mol×10=2.5×10-3mol，則無水Cu(NO3)2的純度是，故答案為：94.0%。