Question

(13分)實驗室以含有少量鐵的粗銅粉和硫酸與硝酸的混合溶液為原料制備CuSO4·5H2O(膽礬)晶體。設(shè)計的工藝流程圖如下：

請回答下列問題：

（1）根據(jù)反應(yīng)原理，操作①所需的混酸溶液中硝酸和硫酸的理論配比(物質(zhì)的量之比)為________。操作②中需要把NO與_____氣體混合通入水中，混入該氣體的目的是__________________________(用化學(xué)方程式表示)。

（2）溶液I中存在一定濃度的Fe3+、Cu2+，在該濃度時生成氫氧化物沉淀的pH如下表。操作③中某學(xué)生設(shè)計物質(zhì)X為H2O，若加水調(diào)整溶液pH，則Fe(OH)3開始沉淀的pH_______1.9(填“<”、“＞”或“=”)；而實際操作中一般不用此法調(diào)節(jié)溶液pH，其主要原因是___________________。

（3）操作④中物質(zhì)Y為_______。查閱資料知CuSO4·5H2O的溶解度曲線如圖所示，則操作⑤應(yīng)采取的措施是蒸發(fā)濃縮、______________、過濾、洗滌、干燥等。

（4）為測定膽礬中結(jié)晶水的數(shù)目，稱取25.0g膽礬品體在坩堝中加熱，固體質(zhì)量隨溫度升高而變化的曲線如圖。

當(dāng)固體質(zhì)量為8.0g時，觀察到固體完全呈黑色。請列式計算開始稱取的膽礬中結(jié)晶水的數(shù)目。

Answer 1

（1）2：3；O2；2NO＋O2＝2NO2、3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO（或4NO＋2H2O＋3O2＝4HNO3）

（2）＞ 不利于蒸發(fā)濃縮 （3）H2SO4 冷卻至30℃以下結(jié)晶 （4）5

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)離子方程式3Cu＋2NO3－＋8H＋＝3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O可知2mol硝酸根需要8mol氫離子，當(dāng)2mol硝酸只能提供2mol氫離子，所以還需要3mol硫酸提供6mol氫離子，則操作①所需的混酸溶液中硝酸和硫酸的理論配比為2：3；NO要轉(zhuǎn)化為硝酸，需要通入氧化劑氧氣，有關(guān)反應(yīng)的方程式為2NO＋O2＝2NO2、3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO。

（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知當(dāng)pH大于1.9時開始析出氫氧化鐵沉淀。如果加水調(diào)節(jié)pH，則由于溶劑過多而不利于后續(xù)的蒸發(fā)濃縮。

（3）從溶液中得到硫酸銅晶體時為防止銅離子水解，需要加入稀硫酸再蒸發(fā)濃縮。根據(jù)圖像可知溫度超過30℃時膽礬會失去部分結(jié)晶水，所以則操作⑤應(yīng)采取的措施是蒸發(fā)濃縮、冷卻至30℃以下結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥等。

（4）設(shè)膽礬晶體為CuSO4·xH2O

CuSO4·xH2O～～～CuO

160+18x 80

25.0g 8.0g

則

解得x＝5

考點：考查膽礬制備的有關(guān)實驗設(shè)計與探究