Question

銅是一種有色金屬與人類關(guān)系非常密切．銅及其化合物在生產(chǎn)、生活中有廣泛的應(yīng)用．某同學(xué)對(duì)Cu的常見(jiàn)化合物的性質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，研究的問(wèn)題和過(guò)程如下：
（1）為探究不同價(jià)態(tài)銅的穩(wěn)定性，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
向Cu₂O中加適量稀硫酸，得到藍(lán)色溶液和一種紅色固體，該反應(yīng)的離子化學(xué)方程式為

 

；由此可知，在酸性溶液中，+2價(jià)Cu比+1價(jià)Cu更

 

（填“穩(wěn)定”或“不穩(wěn)定”）．
（2）硫酸銅是一種應(yīng)用廣泛的化工原料，實(shí)驗(yàn)室中可通過(guò)不同途徑制取硫酸銅溶液和膽礬（CuSO₄?5H₂O），其中一種流程如圖：

①雜銅（含少量有機(jī)物）灼燒后的產(chǎn)物除氧化銅還含少量銅，原因可能是

 

（填字母代號(hào)）．
a．該條件下銅無(wú)法被氧氣氧化               
b．灼燒不充分．銅未被完全氧化
c．氧化銅在加熱過(guò)程中分解生成銅           
d．灼燒過(guò)程中部分氧化銅被還原
②若將雜銅換為純凈的銅粉，可直接向其中加入稀硫酸和Fe₂（SO₄）₃溶液，不斷通入氧氣．反應(yīng)完全后向其中加入過(guò)量

 

（填化學(xué)式，下同），調(diào)節(jié)pH至

 

，生成沉淀

 

，過(guò)濾得硫酸銅溶液．已知：

	氫氧化物開始沉淀時(shí)的pH	氫氧化物沉淀完全時(shí)的pH
Fe3+	2.7[	3.7
Fe2+	7.6	9.6
Cu2+	4.7	6.7

 
（3）通過(guò)下述圖1裝置也可制取硫酸銅溶液（已知：2NaOH+2NO₂=NaNO₃+NaNO₂+H₂O）．燒瓶?jī)?nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

；圖2是圖1的改進(jìn)裝置，其優(yōu)點(diǎn)有①

 

，②

 

．
（4）為測(cè)定CuSO₄?5H₂O晶體的純度，進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)：取a g試樣配成l00mL溶液，每次取20.00mL，消除干擾離子后，用b mol?L^-1EDTA（Na₂H₂Y）標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定其中的Cu²⁺（離子方程式為Cu²⁺+H₂Y^2-=CuY^2-+2H⁺），滴定至終點(diǎn)，平均消耗EDTA溶液l2.00mL．（常溫時(shí)，5%的Na₂H₂Y水溶液，其pH為4-6．）①CuSO₄?5H₂O晶體的純度是

 

．
②下列滴定方式中，最合理的是如圖3（夾持部分略去）

 

（填序號(hào)）．

Answer 1

考點(diǎn)：銅金屬及其重要化合物的主要性質(zhì)

專題：

分析：（1）物質(zhì)由不穩(wěn)定物質(zhì)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定物質(zhì)的傾向，所以在酸性溶液中，+1價(jià)Cu比+2價(jià)Cu更不穩(wěn)定；
（2）①銅能被部分有機(jī)物還原；
②加入氯化鐵溶液和稀硫酸溶解后，通入氧氣氧化亞鐵離子為鐵離子，加入氧化銅或碳酸銅調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子全部沉淀，銅離子不沉淀；調(diào)節(jié)溶液PH，加入的物質(zhì)能和溶液中氫離子反應(yīng)，從而提高溶液PH，但不能引入新的雜質(zhì)；
（3）銅和濃硝酸反應(yīng)生成硝酸銅和二氧化氮，和稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銅和一氧化氮，在硫酸溶液中會(huì)和銅反應(yīng)生成硫酸銅；圖2裝置能防止倒吸且有毒氣體能完全被吸收；
（4）①根據(jù)反應(yīng)方程式及滴定數(shù)據(jù)計(jì)算出硫酸銅的物質(zhì)的量，再計(jì)算出硫酸銅晶體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
②EDTA（Na₂H₂Y）標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定其中的Cu²⁺，則EDTA盛放在酸式滴定管中．

解答： 解：（1）向Cu₂O中加適量稀硫酸，得到藍(lán)色溶液和一種紅色固體，這說(shuō)明氧化亞銅和稀硫酸反應(yīng)生成的是硫酸銅、水和單質(zhì)銅，因此該反應(yīng)的離子化學(xué)方程式為：Cu₂O+2H⁺=Cu²⁺+Cu+H₂O，這說(shuō)明在酸性溶液中，+1價(jià)Cu比+2價(jià)Cu更不穩(wěn)定，
故答案為：Cu₂O+2H⁺=Cu²⁺+Cu+H₂O；穩(wěn)定；
（2）①a．加熱條件下銅易被氧氣氧化，故a錯(cuò)誤；
b．灼燒不充分．銅未被完全氧化導(dǎo)致含有銅單質(zhì)，故b正確；
c．氧化銅在加熱過(guò)程中不會(huì)分解生成銅，故c錯(cuò)誤；
d．灼燒過(guò)程中部分氧化銅被有機(jī)物還原生成銅單質(zhì)，故d正確；
故選bd；
②若將雜銅換為純凈的銅粉，可直接向其中加入稀硫酸和Fe₂（SO₄）₃溶液，不斷通入氧氣氧化亞鐵離子為鐵離子，除雜的原則，保證不引入雜質(zhì)，加入氧化銅或堿式碳酸銅都能和酸反應(yīng)從而調(diào)節(jié)溶液PH，3.7～4.7；且不引進(jìn)新的雜質(zhì)，鐵離子生成氫氧化鐵沉淀，從而得到純凈的硫酸銅晶體，
故答案為：CuO； 3.7～4.7；Fe（OH）₃；
（3）銅和濃硝酸反應(yīng)生成硝酸銅和二氧化氮，和稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銅和一氧化氮，加入硫酸會(huì)提供氫離子和硝酸根離子形成硝酸溶液氧化銅反應(yīng)最后生成硫酸銅溶液，二氧化氮或一氧化氮，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu+H₂SO₄+2HNO₃=CuSO₄+2NO₂↑+2H₂O，3Cu+3 H₂SO₄+2HNO₃=3CuSO₄+2NO↑+4H₂O
圖2裝置中充入氧氣能平衡壓強(qiáng)，所以能防止倒吸，二氧化氮和一氧化氮有毒，不能直接排空，且一氧化氮不易溶于水，充入氧氣能使一氧化氮轉(zhuǎn)化為二氧化氮，從而使二氧化氮、一氧化氮能全部被氫氧化鈉溶液吸收，防止污染大氣，
故答案為：Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O、3Cu+8HNO₃（�。�=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；
可以防止NO等氮氧化物逸散到空氣中，污染空氣；防止堿液倒吸入反應(yīng)裝置中；
（4）①根據(jù)方程式可知20.00mL溶液中n（CuSO₄?5H₂O）=n（EDTA）=b×12×10^-3mol；
所以m（CuSO₄?5H₂O）=b×12×10^-3mol×250g/mol=3b g，
因此100mL溶液中CuSO₄?5H₂O的質(zhì)量為：3b×5=15bg，所以ω=

15b

a

×100%，
故答案為：

15b

a

×100%；
②EDTA（Na₂H₂Y）標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定其中的Cu²⁺，則EDTA盛放在滴定管中，該溶液顯酸性，用酸式滴定管，所以最合理的為b；
故答案為：b．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)等知識(shí)點(diǎn)，明確物質(zhì)的性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)，從實(shí)驗(yàn)的可操作性、簡(jiǎn)便性、安全性、環(huán)保等方面考慮，難度較大．