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）23H2O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：①Cu（NO3）23H2OCu（NO3）2Cu（OH）2CuO

②SOCl2熔點(diǎn)﹣105℃、沸點(diǎn)76℃、遇水劇烈水解生成兩種酸性氣體、水解強(qiáng)烈放熱，

請(qǐng)回答：

（1）Cu與足量稀HNO3反應(yīng)的化學(xué)方程式_____

（2）第②步調(diào)pH適合的物質(zhì)是_____（填化學(xué)式）．

（3）第③步包括蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾等步驟，其中蒸發(fā)濃縮的具體操作是_____．為得到較大顆粒的Cu（NO3）23H2O晶體，可采用的方法是_____（填一種）．

（4）第④步中發(fā)生的反應(yīng)化學(xué)方程式是_____．

（5）第④步，某同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖（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：_____；裝置改進(jìn)后，向儀器A中緩慢滴加SOCl2時(shí)，需打開(kāi)活塞_____（填“a”、“b”或“a和b”）．反應(yīng)過(guò)程中，可能會(huì)因溫度過(guò)高而有副反應(yīng)，寫(xiě)出兩種有效措施_____、_____．

（6）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：4NH3H2O+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)確稱取0.315 0g無(wú)水Cu（NO3）2，用蒸餾水溶解并定容至100mL，準(zhǔn)確移取該溶液10.00mL，加過(guò)量NH3H2O，再用蒸餾水定容至100mL，測(cè)得溶液吸光度A=0.600，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】 3Cu+8NHO3（�。�=3Cu（NO3）2+4H2O+2NO↑ CuO或Cu（OH）2或Cu2（OH）2CO3 將溶液轉(zhuǎn)移至蒸發(fā)皿中，控制溫度（不高于170℃），加熱至溶液表面形成一層晶膜 形成一層晶膜減慢減慢冷卻結(jié)晶的速度或冷卻后靜置較長(zhǎng)時(shí)間 Cu（NO3）23H2O+3SOC12=Cu（NO3）2+3SO2↑+6HCI↑ 在AB之間增加干燥裝置，防止B中的水蒸氣進(jìn)入A中 b 控制SOC12滴下速度 將三頸燒瓶置于冰水浴中 89.5%

【解析】試題分析：為提高銅的浸取率，所用硝酸必然是過(guò)量的，此時(shí)鐵也溶解轉(zhuǎn)化為硝酸鐵，調(diào)pH目的是除去鐵離子。然后蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶得到硝酸銅晶體，最后在SOCl2的保護(hù)下脫去結(jié)晶水得到無(wú)水硝酸銅。

（1）Cu與足量稀HNO3反應(yīng)的化學(xué)方程式3Cu+8NHO3（�。�=3Cu（NO3）2+4H2O+2NO↑。

（2）第②步調(diào)pH適合的物質(zhì)是CuO或Cu（OH）2或Cu2（OH）2CO3．

（3）第③步包括蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾等步驟，其中蒸發(fā)濃縮的具體操作是將溶液轉(zhuǎn)移至蒸發(fā)皿中，控制溫度（不高于170℃，防止硝酸銅水解），加熱至溶液表面形成一層晶膜．為得到較大顆粒的Cu（NO3）23H2O晶體，可采用的方法是減慢冷卻結(jié)晶的速度或冷卻后靜置較長(zhǎng)時(shí)間．

（4）第④步中發(fā)生的反應(yīng)化學(xué)方程式是Cu（NO3）23H2O+3SOC12=Cu（NO3）2+3SO2↑+6HCI↑．

（5）第④步，某同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置有一處不合理，即氫氧化鈉溶液中的水蒸氣可以進(jìn)入A中影響A中的硝酸銅晶體脫水反應(yīng)。改進(jìn)的方法是在AB之間增加干燥裝置，理由是防止B中的水蒸氣進(jìn)入A中；裝置改進(jìn)后，向儀器A中緩慢滴加SOCl2時(shí)，需打開(kāi)活塞b．反應(yīng)過(guò)程中，可能會(huì)因溫度過(guò)高而有副反應(yīng)，控制溫度的有效措施有：控制SOC12滴下速度、將三頸燒瓶置于冰水浴中等等．

（6）由圖像可知，A=0.600時(shí)，對(duì)應(yīng)的溶液中c(Cu2+)=1.5mol/L，則n[Cu(NO3)2]= 1.5mol/L=1.5mol，則無(wú)水Cu(NO3)2產(chǎn)品的純度是=89.5%．