Question

【题目】某化学活动小组按下图所示流程由粗氧化铜样品(含少量氧化亚铁及不溶于酸的杂质)制取无水硫酸铜。

已知Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋三种离子在水溶液中形成氢氧化物沉淀的pH范围如下图所示：

请回答下列问题：

（1）已知25℃时，Cu (OH)2的Ksp=4.0×10-20调节溶液pH到4.0时，溶液C中Cu2＋的最大浓度为____________mol·L1。

（2）在整个实验过程中，下列实验装置不可能用到的是________(填序号)。

（3）溶液A中所含溶质为__________________________；物质X应选用________(填序号)。

A.氯水　 　B.双氧水　 　C.铁粉　　 D.高锰酸钾

（4）从溶液C中制取硫酸铜晶体的实验操作为______________________________。

（5）用“间接碘量法”可以测定溶液A(不含能与I－发生反应的杂质)中Cu2＋的浓度。过程如下：

第一步：移取10.00 mL溶液A于100 mL容量瓶中，加水定容至100 mL。

第二步：取稀释后溶液20.00 mL于锥形瓶中，加入过量KI固体，充分反应生成白色沉淀与碘单质。

第三步：以淀粉溶液为指示剂，用0.050 00 mol·L－1的Na2S2O3标准溶液滴定，前后共测定三次，达到滴定终点时，消耗Na2S2O3标准溶液的体积如下表：

(已知：I2＋2S2O32-===2I－＋S4O62-)

滴定次数	第一次	第二次	第三次
滴定前读数(mL)	0.10	0.36	1.10
滴定后读数(mL)	20.12	20.34	22.12

①CuSO4溶液与KI反应的离子方程式为______________________________。

②滴定终点的现象是____________________________________________________________。

③溶液A中c(Cu2＋)＝________mol·L－1。

（6）利用氧化铜和无水硫酸铜按下图装置，持续通入X气体，可以看到a处有红色物质生成，b处变蓝，c处得到液体且该液体有刺激性气味，则X气体是___________(填序号)，写出其在a处所发生的化学反应方程式___________________________________________。

A．H2

B．CH3CH2OH（气）

C．N2

Answer 1

【答案】4.0 ①③ FeSO4 、CuSO4 、H2SO4 B 蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，自然干燥 2Cu2+ + 4I ＝ 2CuI↓ + I2 滴入最后一滴标准液，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内无明显变化 0.5000 B CH3CH2OH+CuOCH3CHO+Cu+H2O

【解析】

由流程可知，将粗氧化铜（含少量氧化亚铁及不溶于酸的杂质）溶于过量硫酸，发生的反应有FeO+H2SO4=FeSO4+H2O、CuO+H2SO4=CuSO4+H2O，然后过滤，得到沉淀I为不溶于酸的杂质，溶液A中溶质为FeSO4、CuSO4和H2SO4；向溶液A中加入氧化剂X将FeSO4氧化为Fe2（SO4）3，得到CuSO4和Fe2（SO4）3混合溶液，为不引进新的杂质，氧化剂X应该为H2O2；向溶液B中加入Cu（OH）2调节溶液pH，使Fe2（SO4）3完全水解为Fe（OH）3沉淀，得到CuSO4溶液，将溶CuSO4液蒸发浓缩、冷却结晶得到CuSO45H2O， CuSO45H2O加热脱去结晶水得到无水CuSO4。

（1）Cu (OH)2的Ksp=c(Cu2+)c2(OH—)，当调节溶液pH到4.0时，溶液中c(OH—)为10—10 mol/L，则c(Cu2+)=4.0×10-20/(10—10 mol/L)2= 4.0mol/L，故答案为：4.0；

（2）实验中用到的化学操作有称量、过滤（④）、蒸发（②）和灼烧（⑤），没有固液常温下制取气体（①）和分液（③），故答案为：①③；

（3）氧化铜和氧化亚铁分别与硫酸反应生成硫酸铜和硫酸亚铁，又硫酸过量，则溶质A的主要成分为：FeSO4、CuSO4、H2SO4；向溶液A中加入氧化剂X的目的是将FeSO4氧化为Fe2（SO4）3，为不引进新的杂质，氧化剂X应该为H2O2，故答案为：CuSO4、FeSO4、H2SO4；B；

（4）从溶液C中获得硫酸铜晶体，直接加热蒸干会导致硫酸铜失去结晶水，应该采用的操作方法为：加热浓缩、冷却结晶、过滤、自然干燥，故答案为：蒸发浓缩 冷却结晶、过滤、自然干燥；

（5）①CuSO4与KI反应生成碘单质、碘化亚铜、硫酸钾，离子反应为2Cu2++4I-=2CuI↓+I2，故答案为：2Cu2++4I-═2CuI↓+I2；

②Na2S2O3属于强碱弱酸盐，溶液呈碱性，应用碱式滴定管盛放，淀粉溶液为指示剂，当最后一滴Na2S2O3溶液滴入时，溶液蓝色褪去，半分钟颜色不变，说明滴定到达终点，故答案为：最后一滴试液滴入，溶液由蓝色变为无色，振荡半分钟，溶液无明显变化；

③三次滴定消耗的标准液的体积分别为：（20.12-0.10）mL=20.02mL、（20.34-0.36）mL=19.98mL、（22.12-1.10）mL=21.02mL，前两组数据有效，所以平均体积为：20mL，由2Cu2++4I-=2CuI↓+I2、I2+2S2O32-=S4O62-+2I-可知，Cu2+～S2O32-，因移取10.00mL溶液A于100mL容量瓶，加水定容至100mL，取稀释后试液20.00mL于锥形瓶中，所以c（Cu2+）= 0.05mol/L×0.02L×5/0.01L=0.5000mol/L，故答案为：0.5000；

（6）由题给信息可知，持续通入X气体，可以看到a处有红棕色物质生成，a处放的是氧化铜，a处有红棕色物质生成，说明有金属铜生成，则N2不可以；b处是硫酸铜白色粉末，b处变蓝是硫酸铜白色粉末遇水生成五水合硫酸铜变蓝，说明有水生成，c处得到液体且该液体有刺激性气味，H2不可以，则X气体为乙醇；乙醇气体与氧化铜共热反应生成铜、水和乙醛，反应的化学方程式为CH3CH2OH+CuOCH3CHO+Cu+H2O，故答案为：B；CH3CH2OH+CuOCH3CHO+Cu+H2O。