Question

甲酸銅[Cu（HCOO）₂?4H₂O]是一種重要的化工原料，可以用堿式碳酸銅與甲酸作用來制備．
實驗步驟：
（Ⅰ）堿式碳酸銅的制備

（Ⅱ）甲酸銅的制備
堿式碳酸銅與甲酸反應制得藍色四水甲酸銅：
Cu（OH）₂?CuCO₃+4HCOOH+5H₂O═Cu（HCOO）₂?4H₂O+CO₂↑
將產品堿式碳酸銅放入燒杯內，加入約20mL蒸餾水，加熱攪拌至323K左右，逐滴加入適量甲酸至沉淀完全溶解，趁熱過濾．濾液在通風櫥下蒸發(fā)至原體積的

1

3

左右，冷卻至室溫，減壓過濾，洗滌，得Cu（HCOO）₂?4H₂O產品，稱量，計算產率．
回答下列問題：
（1）步驟（Ⅰ） 將研磨后混合物注入熱水后的現象是

 

．
（2）步驟（Ⅰ） 的后續(xù)“操作”有過濾、洗滌，其中檢驗沉淀已洗凈的方法是

 

．
（3）本實驗涉及三種固液分離的方法．
①傾析法使用到的儀器有

 

；
②若采用減壓過濾的裝置對步驟（Ⅱ）中溶解后的溶液進行趁熱過濾，操作的目的是

 

；
③步驟（Ⅱ） 的實驗中，需用到下列裝置

 

．

④下列選項中，不能采用減壓過濾的方法進行分離的是

 

．
A．Na₂SiO₃與鹽酸混合所得的膠狀沉淀
B．實驗室用水楊酸和乙酸酐制得的阿司匹林
C．納米級超細碳酸鈣與水的混合液
D．苯酚與濃溴水混合后產生的沉淀
（4）在制備堿式碳酸銅的過程中，如果溫度過高，對產物有何影響？

 

．
（5）用無水乙醇洗滌Cu（HCOO）₂?4H₂O晶體的目的是

 

．
（6）最終稱量所得的產品為7.91g，則產率為

 

．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：（1）根據反應方程式2CuSO₄+4NaHCO₃═Cu（OH）₂?CuCO₃↓+3CO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O判斷硫酸銅與碳酸氫鈉的反應現象；
（2）反應后的溶液中含有硫酸根離子，可以通過檢驗洗滌液中是否含有硫酸根離子判斷沉淀是否洗凈；
（3）①根據傾析法的操作方法選用儀器；
②甲酸銅的溶解度隨降低而減小，溫度降低會析出晶體，需趁熱過濾；
③根據步驟（Ⅱ）中制備甲酸銅的操作步驟選用需要的儀器；
④減壓過濾可加快過濾速度，并能得到較干燥的沉淀，用于沉淀的分離，不可以用于膠狀沉淀的分離，據此進行判斷；
（4）堿式碳酸銅不穩(wěn)定，溫度過高容易分解；
（5）根據甲酸銅在乙醇中的溶解度大小及雜質乙酸的性質分析；
（6）根據n=

m

M

計算出硫酸銅晶體、碳酸氫鈉的物質的量，然后根據不足量計算出生成堿式碳酸銅的物質的量，再根據反應Cu（OH）₂?CuCO₃+4HCOOH+5H₂O═Cu（HCOO）₂?4H₂O+CO₂↑計算出理論上生成甲酸銅晶體的質量，最后計算出產率．

解答： 解：（1）硫酸銅與碳酸氫鈉反應的化學方程式為：2CuSO₄+4NaHCO₃═Cu（OH）₂?CuCO₃↓+3CO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O，所以步驟（Ⅰ） 將研磨后混合物注入熱水后，會觀察到有大量氣泡產生并有藍色沉淀產生，
故答案為：有大量氣泡產生并有藍色沉淀產生；
（2）無法滿意洗凈，堿式碳酸銅固體上會粘有硫酸根離子，所以檢驗沉淀已洗凈的方法為：取最后一次洗滌后的溶液少許于試管，滴加BaCl₂溶液，若不產生白色沉淀，說明沉淀已洗凈，
故答案為：取最后一次洗滌后的溶液少許于試管，滴加BaCl₂溶液，若不產生白色沉淀，說明沉淀已洗凈；
（3）①傾析法分離溶液時，選用使用到燒杯和用于引流的儀器玻璃棒，
故答案為：燒杯、玻璃棒；
②甲酸銅的溶解度隨溫度的升高而變大，如果冷卻，會有晶體析出，降低產率，因此需趁熱過濾，
故答案為：防止甲酸銅晶體析出；
③根據甲酸銅的制備步驟可知，需要減壓過濾、趁熱過濾和蒸發(fā)裝置，所以需要的裝置有C、D、F，
故答案為：CDF；
④減壓過濾只能用于分離難溶物，不能用于分離膠體，所以不能采用減壓過濾的方法進行分離的是：A．Na₂SiO₃與鹽酸混合所得的膠狀沉淀、納米級超細碳酸鈣與水的混合液，
故答案為：AC；
（4）用于堿式碳酸銅不穩(wěn)定，溫度過高導致Cu（OH）₂?CuCO₃分解生成黑色的氧化銅、二氧化碳氣體和水，影響其產率，
故答案為：溫度過高導致Cu（OH）₂?CuCO₃分解；
（5）甲酸銅晶體在乙醇中溶解度較小，且能夠除去甲酸銅晶體中的雜質乙酸，從而降低甲酸銅的損失，
故答案為：除去甲酸并減少甲酸銅晶體損失；
（6）12.5g硫酸銅晶體的物質的量為：

12.5g

250g/mol

=0.05mol，
9.5g碳酸氫鈉的物質的量為：

9.5g

84g/mol

≈0.113mol，
根據反應2CuSO₄+4NaHCO₃═Cu（OH）₂?CuCO₃↓+3CO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O可知，碳酸氫鈉過量，反應生成的堿式碳酸銅的物質的量為0.05mol，
根據反應Cu（OH）₂?CuCO₃+4HCOOH+5H₂O═Cu（HCOO）₂?4H₂O+CO₂↑可知，生成甲酸銅的物質的量為0.05mol，
所以甲酸銅的產率為：

7.91g

226g/mol×0.05mol

×100%=70%，
故答案為：70%．

點評：本題通過堿式碳酸銅、甲酸銅晶體的制備，考查物質性質實驗方案的設計方法，題目難度中等，試題涉及的知識點較多、綜合性較強，充分考查了學生的分析、理解能力及化學實驗、化學計算能力，是一道質量較好的試題．