Question

二草酸合銅（Ⅱ）酸鉀{K₂[Cu（C₂O₄）₂]?2H₂O}制備流程如圖1：

 （已知H₂C₂O₄

△   .

CO↑+CO₂↑+H₂O）
（1）制備CuO：CuSO₄溶液中滴入NaOH溶液，加熱煮沸、冷卻、雙層濾紙過濾、洗滌．①用雙層濾紙的可能原因是

 

．
②用蒸餾水洗滌氧化銅時，如何證明已洗滌干凈：

 

．
（2）本實驗用K₂CO₃粉末與草酸溶液制取KHC₂O₄溶液而不用KOH粉末代替K₂CO₃粉末的可能原因是

 

．
（3）為了提高CuO的利用率，如何讓CuO充分轉移到熱的KHC₂O₄溶液中：

 

；50℃水浴加熱至反應充分，發生反應的化學方程式為

 

；再經趁熱過濾、沸水洗滌、將濾液蒸發濃縮得二草酸合銅（Ⅱ）酸鉀晶體．
（4）若實驗室只有含少量FeSO₄?7H₂O的硫酸銅晶體，欲制備較純凈的CuSO₄溶液．
Ⅰ．相關數據（開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0mol?L^-1計算）：

金屬離子	開始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe3+	1.1	3.2
Cu2+	4.7	6.7
Fe2+	5.8	8.8

Ⅱ．提供的試劑有：a．蒸餾水　b．稀硫酸　c．H₂O₂溶液   d．純凈的Cu（OH）₂粉末　e．氨水
需經過的步驟有：①

 

、②

 

、③

 

、④過濾得CuSO₄溶液．
（5）將制得的K₂[Cu（C₂O₄）₂]?2H₂O進行熱重分析，結果如圖2，由圖2知在C點剩余固體為K₂CO₃和

 

．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設計,物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題

分析：（1）①從過濾時濾紙易破損以及過濾的目的來分析；
②可以檢驗是否存在硫酸根離子來檢驗是否洗滌干凈；
（2）草酸易分解，氫氧化鉀溶解放熱，與草酸反應也放熱，會導致溶液溫度過高，草酸分解；
（3）過濾時濾紙上沾有大量的氧化銅固體，所以應直接將洗滌干凈的氧化銅固體連同濾紙一起加入到草酸氫鉀溶液中，充分反應后取出濾紙；
（4）實驗需除去晶體中的雜質FeSO₄?7H₂O晶體，亞鐵離子一般要先氧化成鐵離子，再條件PH值轉化成氫氧化鐵沉淀而除去，對于固體一般要先配成溶液，所以步驟①為將含少量FeSO₄?7H₂O的硫酸銅晶體溶于稀硫酸酸化的蒸餾水中②加入足量的H₂O₂溶液③用純凈的Cu（OH）₂粉末調節溶液pH約為4（或3.2～4.7之間）；
（5）分解后的固體為鉀的化合物和銅的化合物，且鉀與銅原子個數比為2：1，設K₂[Cu（C₂O₄）₂]?2H₂O參與反應，該點生成1mol K₂CO₃，則銅的化合物質量為354×0.593-138=72，銅元素含量為1mol，質量64g，剩余8g，只能為氧元素且物質的量為0.5mol，故為Cu₂O．

解答： 解：（1）①從過濾的目的為了除盡不溶的固體，用雙層濾紙的可能原因是防止CuO顆粒穿過濾紙；從過濾時濾紙易破損，用雙層濾紙的可能原因是防止濾紙破損，故答案為：防止CuO顆粒穿過濾紙或者防止濾紙破損；
②可以檢驗是否存在硫酸根離子來檢驗是否洗滌干凈，具體方法是：取最后一次洗滌濾液，滴入BaCl₂溶液，若無白色沉淀說明已洗滌干凈，故答案為：取最后一次洗滌濾液，滴入BaCl₂溶液，若無白色沉淀說明已洗滌干凈；
（2）因為草酸易分解，又氫氧化鉀為強堿溶解放熱，與草酸反應也放熱，會導致溶液溫度過高使草酸分解，所以不用KOH粉末代替K₂CO₃粉末，故答案為：H₂C₂O₄與KOH發生顯著的放熱反應，導致草酸大量分解；
（3）過濾時濾紙上沾有大量的氧化銅固體，所以應直接將洗滌干凈的氧化銅固體連同濾紙一起加入到草酸氫鉀溶液中，充分反應后取出濾紙；根據題意，反應的方程式為：2KHC₂O₄+CuO

50℃  .

K₂[Cu（C₂O₄）₂]+H₂O，
故答案為：直接將洗滌干凈的CuO固體連同濾紙一起投入到KHC₂O₄溶液中；2KHC₂O₄+CuO

50℃  .

K₂[Cu（C₂O₄）₂]+H₂O；
（4）實驗需除去晶體中的雜質FeSO₄?7H₂O晶體，亞鐵離子一般要先氧化成鐵離子，再條件PH值轉化成氫氧化鐵沉淀而除去，對于固體一般要先配成溶液，所以步驟①為將含少量FeSO₄?7H₂O的硫酸銅晶體溶于稀硫酸酸化的蒸餾水中②加入足量的H₂O₂溶液③用純凈的Cu（OH）₂粉末調節溶液pH約為4（或3.2～4.7之間），
故答案為：①將含有雜質的硫酸銅晶體溶于稀硫酸酸化的蒸餾水中；②加入足量的H₂O₂溶液；③用純凈的Cu（OH）₂粉末調節溶液pH約為4（或3.2～4.7之間）；
（5）分解后的固體為鉀的化合物和銅的化合物，且鉀與銅原子個數比為2：1，設K₂[Cu（C₂O₄）₂]?2H₂O參與反應，C點生成1mol K₂CO₃，則銅的化合物質量為354×0.593-138=72，銅元素含量為1mol，質量64g，剩余8g，只能為氧元素且物質的量為0.5mol，故為Cu₂O，故答案為：Cu₂O．

點評：本題主要考查工業流程中的實驗綜合應用問題，掌握實驗基本操作和物質性質是解題關鍵，題目難度較大．