Question

高氯酸銅[Cu（C1O₄）₂?6H₂O]易溶于水，120℃開(kāi)始分解，常用于生產(chǎn)電極和作燃燒的催化劑等．實(shí)驗(yàn)室制備少量高氯酸銅的步驟如下：
（1）制備純凈的硫酸銅稱(chēng)取15g粗CuSO₄（含F(xiàn)e²⁺）放入小燒杯中，加入50mL蒸餾水，攪拌．滴入少量稀硫酸，再滴加2mL3%的H₂O₂溶液，充分反應(yīng)．將溶液冷卻，逐滴加入0.5～1mol?L^-1的NaOH溶液，直到pH=3.5～4，過(guò)濾，濾液轉(zhuǎn)移到潔凈的蒸發(fā)皿中，用稀硫酸將溶液pH調(diào)至1-2，再經(jīng)蒸發(fā)、結(jié)晶、洗滌、晾干得精制的硫酸銅晶體（已知開(kāi)始沉淀至沉淀完全的pH：Fe³⁺為2～3.7，Cu²⁺為4.7～6.7）．
①加入酸化的過(guò)氧化氫溶液，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O

．
②用NaOH溶液將溶液pH調(diào)至3.5～4，其目的是

使Fe2+完全轉(zhuǎn)化為Fe（OH）3沉淀，而銅離子不沉淀

．
（2）依據(jù)用（1）制得的精制硫酸銅晶體，制備高純度的Cu（C1O₄）₂?6H₂O，請(qǐng)補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)
步驟．該實(shí)驗(yàn)可選用的試劑有：70%HClO₄溶液，Na₂CO₃?1OH₂O，鹽酸酸化的氯化鋇溶液．
a．稱(chēng)取7.0gCuSO₄?5H₂O和8．OgNa₂CO₃?10H₂O，混合研細(xì)后，投入100mL沸水，快速攪拌，靜置得綠色沉淀．
b．過(guò)濾，用少量蒸餾水洗滌沉淀

2-3

次．
c．用

鹽酸酸化的氯化鋇

檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈，
d．在沉淀中慢慢滴加70%HClO₄溶液，攪拌至

剛好不產(chǎn)生氣泡

為止．
e．過(guò)濾，得藍(lán)色高氯酸銅溶液．f．在通風(fēng)櫥中蒸發(fā)至不再產(chǎn)生白霧，繼續(xù)蒸發(fā)至有晶膜出現(xiàn)，冷卻、結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌，得藍(lán)色晶體．
g．60℃下，在烘箱中干燥2h，得Cu（ClO₄）2?6H₂O晶體8.4g．
①補(bǔ)充上述步驟b、c和d．            
②本次實(shí)驗(yàn)產(chǎn)率為_(kāi)

80.9%

．
③某溫度下，高氯酸銅同時(shí)按兩種方式分解：（A）．Cu（ClO₄）₂═CuCl₂+4O₂↑（B）.2Cu（ClO₄）₂═2CuO+7O₂↑十+2Cl₂↑
若測(cè)得V（O₂）/V（Cl₂）=n，則按（A）式分解的高氯酸銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

2n-7

2n+1

（用含n的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析：（1）①依據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟和過(guò)程分析；加入過(guò)氧化氫是為了氧化亞鐵離子為鐵離子后調(diào)節(jié)溶液PH沉淀除去；
②已知開(kāi)始沉淀至沉淀完全的pH：Fe³⁺為2～3.7，Cu²⁺為4.7～6.7，加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液PH為3.5～4，其目的沉淀鐵離子；
（2）①b、洗滌2-3次除去沉淀表面的雜質(zhì)；
c、沉淀表面是否洗滌干凈，需要檢驗(yàn)是否含有硫酸根離子進(jìn)行分析；
d、在沉淀中慢慢滴加70%HClO₄溶液，至無(wú)氣體放出；
②產(chǎn)率等于實(shí)際產(chǎn)量除以理論產(chǎn)量計(jì)算；
③依據(jù)化學(xué)方程式定量關(guān)系計(jì)算分析；

解答：解：（1）①過(guò)氧化氫是為了氧化亞鐵離子為鐵離子后調(diào)節(jié)溶液PH沉淀除去，氧化亞鐵離子的離子方程式為：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O；
故答案為：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O；
②已知開(kāi)始沉淀至沉淀完全的pH：Fe³⁺為2～3.7，Cu²⁺為4.7～6.7，加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液PH為3.5～4，其目的沉淀鐵離子，銅離子不沉淀；
故答案為：使Fe³⁺完全轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，而銅離子不沉淀；
（2）①b、洗滌2-3次除去沉淀表面的雜質(zhì)，使測(cè)定結(jié)果更準(zhǔn)確；
故答案為：2-3；
c、沉淀表面是否洗滌干凈，需要檢驗(yàn)是否含有硫酸根離子，加入鹽酸酸化的氯化鋇溶液，若無(wú)沉淀生成證明洗滌干凈；
故答案為：鹽酸酸化的氯化鋇溶液；
d、在沉淀中慢慢滴加70%HClO₄溶液，攪拌至無(wú)氣體放出，說(shuō)明反應(yīng)進(jìn)行完全；
故答案為：剛好不產(chǎn)生氣泡；
②稱(chēng)取7.0gCuSO₄?5H₂O和8．OgNa₂CO₃?10H₂O，混合研細(xì)后加入70%HClO₄溶液反應(yīng)生成得藍(lán)色高氯酸銅溶液，依據(jù)銅元素守恒計(jì)算得到理論上得到Cu（ClO₄）₂?6H₂O的質(zhì)量為

7.0g

250g/mol

×371g/mol=10.388g
產(chǎn)率=

8.4g

10.388g

×100%=80.9%；
故答案為：80.9%；
③（A）Cu（ClO₄）₂═CuCl₂+4O₂↑（B）.2Cu（ClO₄）₂═2CuO+7O₂↑十+2Cl₂↑
若測(cè)得V（O₂）/V（Cl₂）=n，設(shè)B反應(yīng)生成氯氣為x，消耗Cu（ClO₄）₂為x，則共生成氧氣為xn，A反應(yīng)中生成氧氣為nx-

7

2

x，消耗Cu（ClO₄）₂為

nx-3.5x

4

則按（A）式分解的高氯酸銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

nx-3.5x 4

nx-3.5x 4 +x

×100%=

2n-7

2n+1

；
故答案為：

2n-7

2n+1

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)步驟和過(guò)程分析判斷，化學(xué)方程式計(jì)算應(yīng)用，物質(zhì)提純的實(shí)驗(yàn)方法應(yīng)用，題目難度中等．