Question

二草酸合銅（Ⅱ）酸鉀{K₂[Cu（C₂O₄）₂]?2H₂O}制備流程如圖1：

 （已知H₂C₂O₄

△   .

CO↑+CO₂↑+H₂O）
（1）制備CuO：CuSO₄溶液中滴入NaOH溶液，加熱煮沸、冷卻、雙層濾紙過濾、洗滌．①用雙層濾紙的可能原因是

 

．
②用蒸餾水洗滌氧化銅時(shí)，如何證明已洗滌干凈：

 

．
（2）本實(shí)驗(yàn)用K₂CO₃粉末與草酸溶液制取KHC₂O₄溶液而不用KOH粉末代替K₂CO₃粉末的可能原因是

 

．
（3）為了提高CuO的利用率，如何讓CuO充分轉(zhuǎn)移到熱的KHC₂O₄溶液中：

 

；50℃水浴加熱至反應(yīng)充分，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

；再經(jīng)趁熱過濾、沸水洗滌、將濾液蒸發(fā)濃縮得二草酸合銅（Ⅱ）酸鉀晶體．
（4）若實(shí)驗(yàn)室只有含少量FeSO₄?7H₂O的硫酸銅晶體，欲制備較純凈的CuSO₄溶液．
Ⅰ．相關(guān)數(shù)據(jù)（開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0mol?L^-1計(jì)算）：

金屬離子	開始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe3+	1.1	3.2
Cu2+	4.7	6.7
Fe2+	5.8	8.8

Ⅱ．提供的試劑有：a．蒸餾水　b．稀硫酸　c．H₂O₂溶液   d．純凈的Cu（OH）₂粉末　e．氨水
需經(jīng)過的步驟有：①

 

、②

 

、③

 

、④過濾得CuSO₄溶液．
（5）將制得的K₂[Cu（C₂O₄）₂]?2H₂O進(jìn)行熱重分析，結(jié)果如圖2，由圖2知在C點(diǎn)剩余固體為K₂CO₃和

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）①?gòu)倪^濾時(shí)濾紙易破損以及過濾的目的來分析；
②可以檢驗(yàn)是否存在硫酸根離子來檢驗(yàn)是否洗滌干凈；
（2）草酸易分解，氫氧化鉀溶解放熱，與草酸反應(yīng)也放熱，會(huì)導(dǎo)致溶液溫度過高，草酸分解；
（3）過濾時(shí)濾紙上沾有大量的氧化銅固體，所以應(yīng)直接將洗滌干凈的氧化銅固體連同濾紙一起加入到草酸氫鉀溶液中，充分反應(yīng)后取出濾紙；
（4）實(shí)驗(yàn)需除去晶體中的雜質(zhì)FeSO₄?7H₂O晶體，亞鐵離子一般要先氧化成鐵離子，再條件PH值轉(zhuǎn)化成氫氧化鐵沉淀而除去，對(duì)于固體一般要先配成溶液，所以步驟①為將含少量FeSO₄?7H₂O的硫酸銅晶體溶于稀硫酸酸化的蒸餾水中②加入足量的H₂O₂溶液③用純凈的Cu（OH）₂粉末調(diào)節(jié)溶液pH約為4（或3.2～4.7之間）；
（5）分解后的固體為鉀的化合物和銅的化合物，且鉀與銅原子個(gè)數(shù)比為2：1，設(shè)K₂[Cu（C₂O₄）₂]?2H₂O參與反應(yīng)，該點(diǎn)生成1mol K₂CO₃，則銅的化合物質(zhì)量為354×0.593-138=72，銅元素含量為1mol，質(zhì)量64g，剩余8g，只能為氧元素且物質(zhì)的量為0.5mol，故為Cu₂O．

解答： 解：（1）①?gòu)倪^濾的目的為了除盡不溶的固體，用雙層濾紙的可能原因是防止CuO顆粒穿過濾紙；從過濾時(shí)濾紙易破損，用雙層濾紙的可能原因是防止濾紙破損，故答案為：防止CuO顆粒穿過濾紙或者防止濾紙破損；
②可以檢驗(yàn)是否存在硫酸根離子來檢驗(yàn)是否洗滌干凈，具體方法是：取最后一次洗滌濾液，滴入BaCl₂溶液，若無白色沉淀說明已洗滌干凈，故答案為：取最后一次洗滌濾液，滴入BaCl₂溶液，若無白色沉淀說明已洗滌干凈；
（2）因?yàn)椴菟嵋追纸�，又氫氧化鉀為�?qiáng)堿溶解放熱，與草酸反應(yīng)也放熱，會(huì)導(dǎo)致溶液溫度過高使草酸分解，所以不用KOH粉末代替K₂CO₃粉末，故答案為：H₂C₂O₄與KOH發(fā)生顯著的放熱反應(yīng)，導(dǎo)致草酸大量分解；
（3）過濾時(shí)濾紙上沾有大量的氧化銅固體，所以應(yīng)直接將洗滌干凈的氧化銅固體連同濾紙一起加入到草酸氫鉀溶液中，充分反應(yīng)后取出濾紙；根據(jù)題意，反應(yīng)的方程式為：2KHC₂O₄+CuO

50℃  .

K₂[Cu（C₂O₄）₂]+H₂O，
故答案為：直接將洗滌干凈的CuO固體連同濾紙一起投入到KHC₂O₄溶液中；2KHC₂O₄+CuO

50℃  .

K₂[Cu（C₂O₄）₂]+H₂O；
（4）實(shí)驗(yàn)需除去晶體中的雜質(zhì)FeSO₄?7H₂O晶體，亞鐵離子一般要先氧化成鐵離子，再條件PH值轉(zhuǎn)化成氫氧化鐵沉淀而除去，對(duì)于固體一般要先配成溶液，所以步驟①為將含少量FeSO₄?7H₂O的硫酸銅晶體溶于稀硫酸酸化的蒸餾水中②加入足量的H₂O₂溶液③用純凈的Cu（OH）₂粉末調(diào)節(jié)溶液pH約為4（或3.2～4.7之間），
故答案為：①將含有雜質(zhì)的硫酸銅晶體溶于稀硫酸酸化的蒸餾水中；②加入足量的H₂O₂溶液；③用純凈的Cu（OH）₂粉末調(diào)節(jié)溶液pH約為4（或3.2～4.7之間）；
（5）分解后的固體為鉀的化合物和銅的化合物，且鉀與銅原子個(gè)數(shù)比為2：1，設(shè)K₂[Cu（C₂O₄）₂]?2H₂O參與反應(yīng)，C點(diǎn)生成1mol K₂CO₃，則銅的化合物質(zhì)量為354×0.593-138=72，銅元素含量為1mol，質(zhì)量64g，剩余8g，只能為氧元素且物質(zhì)的量為0.5mol，故為Cu₂O，故答案為：Cu₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查工業(yè)流程中的實(shí)驗(yàn)綜合應(yīng)用問題，掌握實(shí)驗(yàn)基本操作和物質(zhì)性質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度較大．