Question

甲酸铜[Cu（HCOO）₂?4H₂O]是一种重要的化工原料，可以用碱式碳酸铜与甲酸作用来制备．
实验步骤：
（Ⅰ）碱式碳酸铜的制备

（Ⅱ）甲酸铜的制备
碱式碳酸铜与甲酸反应制得蓝色四水甲酸铜：
Cu（OH）₂?CuCO₃+4HCOOH+5H₂O═Cu（HCOO）₂?4H₂O+CO₂↑
将产品碱式碳酸铜放入烧杯内，加入约20mL蒸馏水，加热搅拌至323K左右，逐滴加入适量甲酸至沉淀完全溶解，趁热过滤．滤液在通风橱下蒸发至原体积的

1

3

左右，冷却至室温，减压过滤，洗涤，得Cu（HCOO）₂?4H₂O产品，称量，计算产率．
回答下列问题：
（1）步骤（Ⅰ） 将研磨后混合物注入热水后的现象是

 

．
（2）步骤（Ⅰ） 的后续“操作”有过滤、洗涤，其中检验沉淀已洗净的方法是

 

．
（3）本实验涉及三种固液分离的方法．
①倾析法使用到的仪器有

 

；
②若采用减压过滤的装置对步骤（Ⅱ）中溶解后的溶液进行趁热过滤，操作的目的是

 

；
③步骤（Ⅱ） 的实验中，需用到下列装置

 

．

④下列选项中，不能采用减压过滤的方法进行分离的是

 

．
A．Na₂SiO₃与盐酸混合所得的胶状沉淀
B．实验室用水杨酸和乙酸酐制得的阿司匹林
C．纳米级超细碳酸钙与水的混合液
D．苯酚与浓溴水混合后产生的沉淀
（4）在制备碱式碳酸铜的过程中，如果温度过高，对产物有何影响？

 

．
（5）用无水乙醇洗涤Cu（HCOO）₂?4H₂O晶体的目的是

 

．
（6）最终称量所得的产品为7.91g，则产率为

 

．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）根据反应方程式2CuSO₄+4NaHCO₃═Cu（OH）₂?CuCO₃↓+3CO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O判断硫酸铜与碳酸氢钠的反应现象；
（2）反应后的溶液中含有硫酸根离子，可以通过检验洗涤液中是否含有硫酸根离子判断沉淀是否洗净；
（3）①根据倾析法的操作方法选用仪器；
②甲酸铜的溶解度随降低而减小，温度降低会析出晶体，需趁热过滤；
③根据步骤（Ⅱ）中制备甲酸铜的操作步骤选用需要的仪器；
④减压过滤可加快过滤速度，并能得到较干燥的沉淀，用于沉淀的分离，不可以用于胶状沉淀的分离，据此进行判断；
（4）碱式碳酸铜不稳定，温度过高容易分解；
（5）根据甲酸铜在乙醇中的溶解度大小及杂质乙酸的性质分析；
（6）根据n=

m

M

计算出硫酸铜晶体、碳酸氢钠的物质的量，然后根据不足量计算出生成碱式碳酸铜的物质的量，再根据反应Cu（OH）₂?CuCO₃+4HCOOH+5H₂O═Cu（HCOO）₂?4H₂O+CO₂↑计算出理论上生成甲酸铜晶体的质量，最后计算出产率．

解答： 解：（1）硫酸铜与碳酸氢钠反应的化学方程式为：2CuSO₄+4NaHCO₃═Cu（OH）₂?CuCO₃↓+3CO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O，所以步骤（Ⅰ） 将研磨后混合物注入热水后，会观察到有大量气泡产生并有蓝色沉淀产生，
故答案为：有大量气泡产生并有蓝色沉淀产生；
（2）无法满意洗净，碱式碳酸铜固体上会粘有硫酸根离子，所以检验沉淀已洗净的方法为：取最后一次洗涤后的溶液少许于试管，滴加BaCl₂溶液，若不产生白色沉淀，说明沉淀已洗净，
故答案为：取最后一次洗涤后的溶液少许于试管，滴加BaCl₂溶液，若不产生白色沉淀，说明沉淀已洗净；
（3）①倾析法分离溶液时，选用使用到烧杯和用于引流的仪器玻璃棒，
故答案为：烧杯、玻璃棒；
②甲酸铜的溶解度随温度的升高而变大，如果冷却，会有晶体析出，降低产率，因此需趁热过滤，
故答案为：防止甲酸铜晶体析出；
③根据甲酸铜的制备步骤可知，需要减压过滤、趁热过滤和蒸发装置，所以需要的装置有C、D、F，
故答案为：CDF；
④减压过滤只能用于分离难溶物，不能用于分离胶体，所以不能采用减压过滤的方法进行分离的是：A．Na₂SiO₃与盐酸混合所得的胶状沉淀、纳米级超细碳酸钙与水的混合液，
故答案为：AC；
（4）用于碱式碳酸铜不稳定，温度过高导致Cu（OH）₂?CuCO₃分解生成黑色的氧化铜、二氧化碳气体和水，影响其产率，
故答案为：温度过高导致Cu（OH）₂?CuCO₃分解；
（5）甲酸铜晶体在乙醇中溶解度较小，且能够除去甲酸铜晶体中的杂质乙酸，从而降低甲酸铜的损失，
故答案为：除去甲酸并减少甲酸铜晶体损失；
（6）12.5g硫酸铜晶体的物质的量为：

12.5g

250g/mol

=0.05mol，
9.5g碳酸氢钠的物质的量为：

9.5g

84g/mol

≈0.113mol，
根据反应2CuSO₄+4NaHCO₃═Cu（OH）₂?CuCO₃↓+3CO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O可知，碳酸氢钠过量，反应生成的碱式碳酸铜的物质的量为0.05mol，
根据反应Cu（OH）₂?CuCO₃+4HCOOH+5H₂O═Cu（HCOO）₂?4H₂O+CO₂↑可知，生成甲酸铜的物质的量为0.05mol，
所以甲酸铜的产率为：

7.91g

226g/mol×0.05mol

×100%=70%，
故答案为：70%．

点评：本题通过碱式碳酸铜、甲酸铜晶体的制备，考查物质性质实验方案的设计方法，题目难度中等，试题涉及的知识点较多、综合性较强，充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验、化学计算能力，是一道质量较好的试题．