Question

【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)的化學方程式是_____________。

（3）第④步，某同學設(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+ 標準溶液濃度關(guān)系如圖2所示：準確稱取0.3150g無水Cu(NO3)2，用蒸餾水溶解并定容至100 mL，準確移取該溶液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)。

Answer 1

【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↑ 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 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SO2和HCl；

（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，化學方程式為：SOCl2+H2O = SO2↑+2HCl↑，所以第④步中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式是：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，則Cu(NH3)42+的濃度為 = 1.675510-3 mol/L，純度為100% = 92.5%，

故答案為：92.5%。