Question

5．硫酸在古代被称为“绿矾油”，唐代炼丹家孤刚子在其所著《黄帝九鼎神丹经诀》中记有“炼石胆取精华法”即通过锻烧胆矾而获得硫酸的方法．请回答下列问题：
（1）胆矾的组成为CuSO₄•5H₂O，属于纯净物（填“纯净物”或“混合物”）．
（2）0.80g胆矾晶体受热脱水过程中固体质量随温度变化曲线如图1 所示．根据曲线确定200℃时固体物质的化学式是CuSO₄•H₂O．取270℃所得样品于一定温度下灼烧生成CuO、SO₂、S0₃ 和O₂，若产物中S0₃和
S0₂的质量之比为5：4，则分解的总反应方程式可表示为4CuSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4CuO+2SO₂↑+2SO₃↑+O₂↑．
（3）实验室按如下方法制备硫酸铜：将适量浓硝酸分多次加入到铜粉与稀硫酸的混合物中，加热使之反应完全．实验装置如图2．
①仪器a 的名称是分液漏斗，若实验中拧开其下面的活塞未见液体流下，可能的原因是上口的玻璃塞未打开（或凹槽未对准漏斗上的小孔）．NaOH溶液的作用是吸收尾气，防止污染空气
②如果铜粉、硫酸及硝酸都比较纯净，则制得的CuSO₄•5H₂O中可能存在的杂质是Cu（NO₃）₂，除去这种杂质的实验操作称为重结晶．

Answer 1

分析 （1）纯净物只含有一种物质，混合物是由两种或者两种以上物质组成；
（2）由图分析可知，CuSO₄•5H₂O受热到102℃时开始脱水分解，113℃时可得到较稳定的一种中间物，到258℃时才会继续分解；在200℃时失去的水的质量为0.80g-0.57g=0.23g，根据相应的化学方程式即可确定此时固体物质的化学式；
取270℃所得样品于一定温度下灼烧生成CuO、SO₂、S0₃ 和O₂，若产物中S0₃和S0₂的质量之比为5：4，则其物质的量之比为1：1，设生成1mol二氧化硫，依据氧化还原反应得失电子守恒结合原子个数守恒书写方程式；
（3）①依据仪器形状说出其名称；依据分液漏斗使用方法可知：如果分液漏斗上口活塞小孔未与空气相通，则液体不会流出；反应生成的一氧化氮、二氧化氮有毒，直接排放到空气中会引起空气污染，需要进行尾气处理，二者能够与氢氧化钠反应生成亚硝酸钠而被吸收；
②根据反应物判断可能存在的杂质，溶解度不同的可溶性盐可用重结晶法分离．

解答 解：（1）胆矾成分为CuSO₄•5H₂O，只含有一种物质属于纯净物，故答案为：纯净物；
（2）CuSO₄•5H₂O受热到102℃时开始脱水分解，113℃时可得到较稳定的一种中间物，到258℃时才会继续分解．在200℃时失去的水的质量为0.80g-0.57g=0.23g，
根据反应的化学方程式：
CuSO₄•5H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄•（5-n）H₂O+nH₂O
250                           18n
0.80g                      0.80g-0.57g=0.23g
$\frac{250}{18n}$=$\frac{0.80}{0.23}$，解得n=4，
200℃时该固体物质的化学式为CuSO₄•H₂O；
取270℃所得样品于一定温度下灼烧生成CuO、SO₂、S0₃ 和O₂，若产物中S0₃和S0₂的质量之比为5：4，则其物质的量之比为1：1，设生成1mol氧气，依据氧化还原反应得失电子守恒
则生成二氧化硫的物质的量为2mol，依据产物中S0₃和S0₂的质量之比为5：4，则其物质的量之比为1：1，生成三氧化硫为2mol，依据硫原子个数守恒硫酸铜物质的量为4mol，氧化铜物质的量为4mol，方程式：4CuSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4CuO+2SO₂↑+2SO₃↑+O₂↑；
故答案为CuSO₄•H₂O；4CuSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4CuO+2SO₂↑+2SO₃↑+O₂↑；
（3）①依据仪器a形状可知该仪器为：分液漏斗；依据分液漏斗使用方法可知：如果分液漏斗上口活塞小孔未与空气相通，则液体不会流出；反应生成的一氧化氮、二氧化氮有毒，直接排放到空气中会引起空气污染，需要进行尾气处理，二者能够与氢氧化钠反应生成亚硝酸钠而被吸收，所以氢氧化钠作用为：吸收尾气，防止污染空气；
故答案为：分液漏斗；上口的玻璃塞未打开（或凹槽未对准漏斗上的小孔）；吸收尾气，防止污染空气污染；
②如果铜粉、硫酸及硝酸都比较纯净，则若硝酸过量会有硝酸铜生成，所以混有硝酸铜杂质，化学式：Cu（NO₃）₂；需利用溶解度的不同，用重结晶的方法进行分离，
故答案为：Cu（NO₃）₂；重结晶．

点评 本题考查化学实验，意在考查对化学实验原理、实验设计和实验结论的运用能力，涉及物质成分的判断，化学方程式的书写，仪器使用方法等，题目综合性较强，难度中等．