Question

【题目】某研究小组在实验室以含铁的铜屑为原料制备Cu(NO3)2·H2O晶体，并进一步探究用SOCl2制备少量无水Cu(NO3)2。设计的合成路线如下：

已知：Cu(NO3)2·3H2O Cu(NO3)2·Cu(OH)2 CuO

SOCl2熔点―105℃、沸点76℃、遇水剧烈水解生成两种酸性气体。

请回答：

(1)第②步调pH适合的物质是_________(填化学式)。

(2)第③步包括蒸发浓缩、冷却结晶、抽滤等步骤，其中蒸发浓缩的具体操作是_____________。为得到较大颗粒的Cu(NO3)2·3H2O晶体，可采用的方法是___________(填一种)。

(3)第④步中发生反应的化学方程式是_______________________。

(4)第④步，某同学设计的实验装置示意图(夹持及控温装置省略，如图)有一处不合理，请提出改进方案并说明理由___________________。

装置改进后，向仪器A中缓慢滴加SOCl2时，需打开活塞______(填“a”、“b”或“a和b”)。

(5)为测定无水Cu(NO3)2产品的纯度，可用分光光度法。

已知：4NH3·H2O + Cu2+ == Cu(NH3)42+ + 4H2O；Cu(NH3)42+ 对特定波长光的吸收程度(用吸光度A表示)与Cu2+ 在一定浓度范围内成正比。现测得Cu(NH3)42+的吸光度A与Cu2+ 标准溶液浓度关系如图所示：

准确称取0.3150g无水Cu(NO3)2，用蒸馏水溶解并定容至100 mL，准确移取该溶液10.00mL，加过量NH3·H2O，再用蒸馏水定容至100 mL，测得溶液吸光度A=0.620，则无水Cu(NO3)2产品的纯度是_________(以质量分数表示)。

Answer 1

【答案】 CuO或Cu（OH）2或Cu2（OH）2CO3 将溶液转移至蒸发皿中，控制温度（不高于170℃，防止硝酸铜水解），加热至溶液表面形成一层晶膜 减慢冷却结晶的速度或冷却后静置较长时间 Cu（NO3）23H2O+3SOC12=Cu（NO3）2+3SO2↑+6HCl↑ 在AB之间增加干燥装置，防止B中的水蒸气进入A中 b 92.5%

【解析】为提高铜的浸取率，所用硝酸必然是过量的，此时铁也溶解转化为硝酸铁，调pH的目的是除去铁离子。然后蒸发浓缩、降温结晶得到硝酸铜晶体，最后在SOCl2的保护下脱去结晶水得到无水硝酸铜，据此解答。

（1）调节pH促进铁离子水解沉淀铁离子，不引入新杂质，同时不能沉淀铜离子，因此第②步调pH适合的物质是CuO或Cu（OH）2或Cu2（OH）2CO3；

（2）根据题意，温度不能高于170℃，否则Cu（NO3）23H2O变质，故蒸发浓缩应将溶液转移至蒸发皿中，控制温度（不高于170℃），加热至溶液表面形成一层晶膜减慢冷却结晶的速度，可得到较大颗粒的Cu（NO3）23H2O晶体；

（3）根据以上分析可知第④步中发生反应的化学方程式是Cu（NO3）23H2O+3SOC12=Cu（NO3）2+3SO2↑+6HCl↑；

（4）第④步，某同学设计的实验装置有一处不合理，根据装置图可知应该是氢氧化钠溶液中的水蒸气可以进入A中影响A中的硝酸铜晶体脱水反应。改进的方法是在AB之间增加干燥装置，理由是防止B中的水蒸气进入A中；装置改进后，向仪器A中缓慢滴加SOCl2时，需打开活塞b。

（5）由图像可知，A=0.620时，对应的溶液中c(Cu2+)=1.55×10-3mol/L，则n[Cu(NO3)2]=100mL/10mL×0.1L×1.55×10-3mol/L=1.55×10-3mol，则无水Cu(NO3)2产品的纯度是1.55×10-3×188/0.3150×100%=92.5%。