【題目】某研究小組在實驗室以含鐵的銅屑為原料制備Cu(NO3)2·3H2O晶體,并進一步探究用SOCl2制備少量無水Cu(NO3)2。設(shè)計的合成路線如下:

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

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

(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)計的實驗裝置示意圖(夾持及控溫裝置省略,如圖1有一處不合理,請?zhí)岢龈倪M方案并說明理由_______________

(4)為測定無水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(nèi)成正比,F(xiàn)測得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0.3150g無水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,加過量NH3 ·H2O,再用蒸餾水定容至100 mL,測得溶液吸光度A=0.620,則無水Cu(NO3)2產(chǎn)品的純度是_________(以質(zhì)量分數(shù)表示)。

【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↑ A, B間增加 一個干燥裝置,防止B中水蒸氣進入反應(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SO2HCl;

(3)根據(jù)實驗?zāi)康,要制備少量無水Cu(NO3)2,應(yīng)該防止B中的水分進入A中,據(jù)此分析改進理由;

(4)結(jié)合圖2可以看出,溶液吸光度A=0.620時,實際測得Cu2+的濃度,根據(jù)n = 得到0.3150 g的無水Cu(NO3)的物質(zhì)的量,再結(jié)合稀釋規(guī)律與反應(yīng)方程式計算出總的Cu2+的濃度,進而得出結(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)因為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)因為要制備無水Cu(NO3)2,所以應(yīng)該防止B中的水分進入A中,應(yīng)該在A、B之間增加干燥裝置,防止B中水蒸氣進入反應(yīng)器A,

故答案為:在A、B間增加一個干燥裝置,防止B中水蒸氣進入反應(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,對應(yīng)的Cu2+的濃度為1.55010-3 mol/L,0.3150 g的無水Cu(NO3)的物質(zhì)的量為 = 1.675510-3 mol,配制成100 mL溶液時,再移取10.00 mL該溶液,則與過量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,Cu(NH3)42+的濃度為 = 1.675510-3 mol/L,純度為100% = 92.5%,

故答案為:92.5%。

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請回答:

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