Question

1．一水硫酸四氨合銅（Ⅱ）的化學式為[Cu（NH₃）₄]SO₄•H₂O是一種重要的染料及農藥中間體．某學習小組在實驗室以氧化銅為主要原料合成該物質，設計的合成路線為圖1：

相關信息如下以下電離（解離）過程：
①[Cu（NH₃）₄]SO₄•H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+SO₄^2-+H₂O
[Cu（NH₃）₄]²⁺?Cu²⁺+4NH₃
②（NH₄）₂SO₄在水中可溶，在乙醇中難溶．
③[Cu（NH₃）₄]SO₄•H₂O在乙醇•水混合溶劑中的溶解度隨乙醇體積分數的變化曲線示意圖如圖2：

請根據以下信息回答下列問題：
（1）方案1的實驗步驟為：a．加熱蒸發  b．冷卻結晶 c．抽濾 d．洗滌 e．干燥
①驟1的抽濾裝置如圖3所示，該裝置中的錯誤之處是布氏漏斗的瓶口斜面未朝向抽濾瓶的支管口；抽濾完畢或中途停止抽濾時，應先斷開連接安全瓶與抽氣裝置間的橡皮管，然后關閉抽氣裝置中的水龍頭．
②該方案存在明顯缺陷，因為得到的產物晶體中往往含有Cu（OH）₂或Cu₂（OH）₂SO₄雜質，產生該雜質的原因是加熱蒸發過程中NH₃揮發，使反應[Cu（NH₃）₄]²⁺?Cu²⁺+4NH₃平衡往右移動，且Cu²⁺發生水解．
（2）方案2的實驗步驟為：
a．向溶液C加入適量乙醇b．抽濾（或吸濾、減壓過濾）c．洗滌，d．干燥
①請在上述內填寫合適的試劑或操作名稱．
②下列選項中，最適合作為步驟c的洗滌液是C．
A．乙醇    B．蒸餾水   C．乙醇和水的混合液  D．飽和硫酸鈉溶液
③步驟d不宜采用加熱干燥的方法，可能的原因是加熱易使[Cu（NH₃）₄]SO₄•H₂O分解（失去水或失去氨氣）．

Answer 1

分析 CuO加入硫酸生成硫酸銅，加入氨水，先生成氫氧化銅，氨水過量，則生成[Cu（NH₃）₄]²⁺，方案1用蒸發結晶的方法，得到的晶體中可能混有氫氧化銅等；方案2加入乙醇，可析出晶體Cu（NH₃）₄]SO₄•H₂O，
（1）①根據布氏漏斗的瓶口斜面放置位置分析；根據抽濾操作注意事項分析；
②氨氣具有揮發性，物質的電離是吸熱過程，加熱促進使反應[Cu（NH₃）₄]²⁺?Cu²⁺+4NH₃平衡往右移動，且銅離子是弱堿離子易水解，所以導致產生雜質；
（2）①根據圖象分析，[Cu（NH₃）₄]SO₄•H₂O在乙醇•水混合溶劑中的溶解度隨乙醇體積分數的增大而減小，為了減少[Cu（NH₃）₄]SO₄•H₂O的損失，應加入乙醇，降低其溶解度，然后抽濾的晶體；
②根據圖象[Cu（NH₃）₄]SO₄•H₂O在乙醇•水混合溶劑中的溶解度隨乙醇體積分數的變化曲線示意圖及實驗目的分析；
③含結晶水的晶體加熱易失水，不宜采用加熱干燥的方法．

解答 解：（1）①方案1，為了加快過濾速度得到較干燥的沉淀，可進行減壓過濾（也稱抽濾或吸濾）題目圖3所示裝置為抽濾裝置，裝置中存在的錯誤是：布氏漏斗的頸口斜面未朝向抽濾瓶的支管口，這樣不利于吸濾．抽濾完畢或中途停止抽濾時，應先斷開連接安全瓶與抽氣裝置間的橡皮管，然后關閉抽氣裝置中的水龍頭．
故答案為：布氏漏斗的瓶口斜面未朝向抽濾瓶的支管口；斷開連接安全瓶與抽氣裝置間的橡皮管；關閉抽氣裝置中的水龍頭；
②該方案存在明顯缺陷，因為得到的產物晶體中往往含有Cu（OH）₂或Cu₂（OH）₂SO₄雜質，產生該雜質的原因是加熱蒸發過程中NH₃揮發，使反應[Cu（NH₃）₄]²⁺?Cu²⁺+4NH₃平衡向右移動，且Cu²⁺發生水解．
故答案為：Cu（OH）₂或Cu₂（OH）₂SO₄；加熱蒸發過程中NH₃揮發，使反應[Cu（NH₃）₄]²⁺?Cu²⁺+4NH₃平衡往右移動，且Cu²⁺發生水解；
（2）①根據Cu（NH₃）₄]SO₄•H₂O在乙醇•水混合溶劑中的溶解度隨乙醇體積分數的變化曲線示意圖知，隨著乙醇體積分數的增大，Cu（NH₃）₄]SO₄•H₂O的溶解度降低，為了得到Cu（NH₃）₄]SO₄•H₂O，應向溶液C中加入適量乙醇，然后進行抽濾；
故答案為：乙醇；抽濾（或吸濾、減壓過濾）；
②根據Cu（NH₃）₄]SO₄•H₂O在乙醇•水混合溶劑中的溶解度隨乙醇體積分數的變化曲線示意圖知，隨著乙醇體積分數的增大，Cu（NH₃）₄]SO₄•H₂O的溶解度降低，為了減少Cu（NH₃）₄]SO₄•H₂O的損失，應降低Cu（NH₃）₄]SO₄•H₂O的溶解度，所以應選用乙醇和水的混合液；
故答案為：C；
 ③[Cu（NH₃）₄]SO₄•H₂O在加熱條件下能分解生成水和氨氣，從而得不到純凈的[Cu（NH₃）₄]SO₄ •H₂O，所以不宜采用加熱干燥的方法．
故答案為：加熱易使[Cu（NH₃）₄]SO₄•H₂O 分解（失去水或失去氨氣）．

點評 本題考查物質的制備，為高考常見題型，側重于學生的分析能力、實驗能力的考查，題目涉及化學平衡移動、結晶方式的分析等，弄清實驗原理、目的、要求、步驟和注意事項是解題的關鍵，中等難度．