Question

10．膽礬（CuSO₄•5H₂O）是銅的重要化合物，有著廣泛的應用，如用來配制農藥波爾多液．以下是CuSO₄•5H₂O的實驗室制備流程圖．

根據題意完成下列填空：
（1）向含有銅粉的稀硫酸中滴加硝酸，在銅粉溶解時最終可以觀察到的實驗現象：溶液呈藍色、有紅棕色氣體生成．
（2）如果銅粉、硫酸及硝酸都比較純凈，則制得的CuSO₄•5H₂O中可能存在的雜質是Cu（NO₃）₂ （填化學式）．
（3）將CuSO₄•5H₂O與NaHCO₃按一定的比例共同投入到150mL沸水中，劇烈攪拌，冷卻后，有綠色晶體析出．該晶體的化學組成為Cu_x（OH） _y（CO₃） _z•nH₂O．實驗所得的綠色晶體需充分洗滌，檢驗是否洗滌干凈的方法是取最后一次洗滌液少許與試管中，加入鹽酸酸化的BaCl₂溶液，若沒有白色沉淀生產，則洗滌干凈．
（4）為了確定晶體的化學式，某實驗小組進行如下實驗：
a．稱取3.640g晶體，加入足量的稀鹽酸使固體完全溶解，收集到標準狀況下的氣體448.0mL；
b．稱取等質量的晶體，灼燒至完全分解，得到2.400g殘余固體．通過計算確定晶體的化學式（寫出計算過程）．

Answer 1

分析 （1）銅與濃硝酸反應有硝酸銅和紅棕色的二氧化氮產生，根據反應的產物判斷現象；
（2）制硫酸銅時，用銅與硝酸、硫酸的混合物反應的，所以可根據反應物判斷可能存在的雜質；
（3）將CuSO₄•5H₂O與NaHCO₃按一定的比例反應得到綠色晶體，所以綠色晶體析出的時候表面應有硫酸根離子，可以通過檢驗硫酸根離子判斷是否洗滌干凈；
（4）稱取3.640g晶體，加入足量的稀鹽酸使固體完全溶解，收集到標準狀況下的氣體448.0mL，即為0.02mol應為二氧化碳氣體，由此可計算出碳酸根的物質的量，取等質量的晶體，灼燒至完全分解，得到2.400g殘余固體應為氧化銅，由此計算出晶體中銅元素的質量及物質的量，根據電荷守恒可確定氫氧化根的物質的量，再由總質量及銅元素的質量、碳酸根的質量、氫氧根的質量確定結晶水的質量，進而確定晶體的組成；

解答 解：（1）銅與濃硝酸反應為：Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，生成硫酸銅和二氧化氮氣體，觀察到溶液呈藍色、有紅棕色氣體生成，
故答案為：溶液呈藍色；有紅棕色氣體生成；
（2）制硫酸銅時，用銅與硝酸、硫酸的混合物反應的，銅與硝酸能生成硝酸銅，所以可能混有硝酸銅雜質，化學式為Cu（NO₃）₂，
故答案為：Cu（NO₃）₂；
（3）將CuSO₄•5H₂O與NaHCO₃按一定的比例反應得到綠色晶體，所以綠色晶體析出的時候表面應有硫酸根離子，可以通過檢驗硫酸根離子判斷是否洗滌干凈，檢驗的方法是取最后一次洗滌液少許與試管中，加入鹽酸酸化的BaCl₂溶液，若沒有白色沉淀生產，則洗滌干凈，
故答案為：取最后一次洗滌液少許與試管中，加入鹽酸酸化的BaCl₂溶液，若沒有白色沉淀生產，則洗滌干凈；
（4）由題意可知：n（CO₃^2-）=n（CO₂）=0.448L∕22.4mol•L^-1=0.02 mol，
灼燒最終得到的固體是CuO，
n（Cu²⁺）=n（CuO）=2.400 g/80 g•mol^-1=0.03 mol，
根據電荷守恒：n（Cu²⁺）×2=n（OH^-）+n（CO₃^2-）×2，
所以n（OH^-）=n（Cu²⁺）×2-n（CO₃^2-）×2=0.03 mol×2-0.02 mol×2=0.02 mol
n（H₂O）=（3.640g-0.03mol×64g•mol^-1-0.02mol×17g•mol^-1-0.02mol×60g•mol^-1）/18g•mol^-1=0.01mol
所以x：y：z：n=0.03mol：0.02mol：0.02mol：0.01mol=3：2：2：1，則晶體的化學式為Cu₃（OH）₂（CO₃）₂•H₂O或Cu（OH）₂•2CuCO₃•H₂O，
答：晶體的化學式為Cu₃（OH）₂（CO₃）₂•H₂O或Cu（OH）₂•2CuCO₃•H₂O．

點評 本題考查了物質含量的測定、實驗現象等觀察、實驗原理的分析等，題目難度中等，側重于考查學生的實驗探究能力和計算能力．