Question

4．某同學模擬工業(yè)上用廢銅屑（雜質僅含有碳、油污）、稀硫酸和濃硝酸來制備五水硫酸銅：
主要反應原理為：Cu+2HNO₃+H₂SO₄═CuSO₄+2NO↑+2H₂O； 4NO+3O₂+2H₂O═4HNO₃
設計的反應裝置如下：

實驗步驟如下：
①將4.5g銅屑利用上圖Ⅱ裝置灼燒至表面呈現(xiàn)黑色，冷卻；
②將銅屑放入裝置Ⅰ的四口燒瓶中，加入25mL3mol•L^-1硫酸；
③打開活塞a、b，利用恒壓滴液漏斗緩慢、分批加入7mL12mol•L^-1硝酸，同時緩緩通入氧氣；
④用50℃到60℃水浴加熱到反應完全；
⑤關閉活塞a，將儲氣裝置換為蒸餾裝置，85℃到90℃水浴加熱至出現(xiàn)較多晶體，冷卻，回收蒸餾所得液體；
⑥向四口燒瓶中加水溶解，將溶液轉移至燒杯，經(jīng)蒸發(fā)、冷卻、過濾、洗滌、干燥得到五水硫酸銅晶體．
請回答下列問題：
（1）圖Ⅱ中儀器a的名稱為三腳架．
（2）檢查裝置Ⅰ氣密性的方法是關閉活塞a，打開活塞b，向外拉動（或向下推動）活塞c，若一段時間后活塞c恢復至原位，說明氣密性良好．
（3）第④步中當水浴加熱到銅屑全部溶解時表示反應完全．
（4）儲氣裝置除了儲氣和儲液作用以外，還可以起到的作用是平衡氣壓，步驟⑤中蒸餾回收的溶液的溶質主要是HNO₃．
（5）這樣得到的晶體中含有一定量的硝酸銅晶體，為了提高五水硫酸銅晶體的純度，往往在蒸發(fā)前加入某種物質，該物質可以是B．
A．CuO       B．H₂SO₄       C．Cu₂（OH）₂CO₃       D．Na₂SO₄
（6）銅的含量可以用碘量法測定，其原理和方法為：2Cu²⁺+4I^-═2CuI↓+I₂，I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-．移取一定量的Cu²⁺溶液，加入過量的kl溶液搖勻，再加入少量的淀粉溶液，用Na₂S₂O₃標準溶液滴定．滴定管在加裝溶液前需進行潤洗，潤洗的操作是：往滴定管中注入少量待裝液，傾斜滴定管，小心轉動，使待裝液潤濕整支滴定管內壁，把液體從滴定管尖嘴處放出，重復2到3次；當溶液顏色由藍色剛好變?yōu)闊o色，且半分鐘顏色穩(wěn)定不變，即達滴定終點．

Answer 1

分析 將4.5g銅屑在坩堝中灼燒生成CuO，冷卻后將氧化了的銅屑放入裝置Ⅰ的四口燒瓶中，再加入25mL3mol•L^-1硫酸，同時利用恒壓滴液漏斗緩慢、分批加入7mL12mol•L^-1硝酸，同時緩緩通入氧氣，在水浴加熱反應完全，利用儲氣裝置收集氮氧化合物，最后向四口燒瓶中加水溶解，并將溶液轉移至燒杯，經(jīng)蒸發(fā)、冷卻、過濾、洗滌、干燥得到五水硫酸銅晶體；
（1）圖Ⅱ裝置中坩堝應放置在三腳架上加熱；
（2）檢驗裝置氣密性的常見方法是液壓法或氣壓法，裝置I的氣密性ρ檢查首先要形成一個密閉系統(tǒng)，再利用活塞C的移動來檢查判斷；
（3）當其中一種反應物完全反應掉說明反應完全，可根據(jù)銅屑固體的減小來判斷反應進行的程度；
（4）儲氣裝置除了儲氣和儲液作用以外，通過活塞的移動，改變儲氣裝置體積的變化，調整裝置I內的氣體壓強；85℃到90℃水浴加熱蒸餾，收集到的應該是沸點低于水浴溫度的液體，可分析反應物中硝酸易揮發(fā)、硫酸是高沸點酸即可判斷；
（5）為了提高五水硫酸銅晶體的純度，需要除去混有的少量硝酸銅晶體，結合除雜原則，可向溶液里引入SO₄^2-；
（6）滴定管水洗后，需要用標準溶液潤洗，且要重復操作2～3次；淀粉溶液為指示劑，當最后一滴Na₂S₂O₃溶液滴入時，溶液藍色褪去，半分鐘顏色不變，說明滴定到達終點．

解答 解：將4.5g銅屑在坩堝中灼燒生成CuO，冷卻后將氧化了的銅屑放入裝置Ⅰ的四口燒瓶中，再加入25mL3mol•L^-1硫酸，同時利用恒壓滴液漏斗緩慢、分批加入7mL12mol•L^-1硝酸，同時緩緩通入氧氣，在水浴加熱反應完全，利用儲氣裝置收集氮氧化合物，最后向四口燒瓶中加水溶解，并將溶液轉移至燒杯，經(jīng)蒸發(fā)、冷卻、過濾、洗滌、干燥得到五水硫酸銅晶體；（1）圖Ⅱ裝置中儀器a為三腳架，故答案為：三腳架；
（2）檢查裝置Ⅰ氣密性的操作方法是關閉活塞a，打開活塞b，向外拉動（或向下推動）活塞c，若一段時間后活塞c恢復至原位，說明氣密性良好，故答案為：關閉活塞a，打開活塞b，向外拉動（或向下推動）活塞c，若一段時間后活塞c恢復至原位，說明氣密性良好；
（3）隨著反應的進行，銅屑固體體積不斷減少，當銅屑完全溶解時可判斷反應完全，故答案為：銅屑全部溶解；
（4）儲氣裝置除了儲氣和儲液作用以外，還可以通過容器的體積變化來調整裝置I內氣體壓強，達到平衡氣壓的作用；因硝酸是易揮發(fā)性酸，則步驟⑤中蒸餾回收的溶液的溶質主要是硝酸，故答案為：平衡氣壓；HNO₃；
（5）通過加入稀硫酸并結合加熱蒸餾除去少量硝酸銅晶體，提高五水硫酸銅晶體的純度，故答案為：B；
（6）滴定管水洗后，潤洗操作是往滴定管中注入少量待裝液，傾斜滴定管，小心轉動，使待裝液潤濕整支滴定管內壁，把液體從滴定管尖嘴處放出，重復2到3次；淀粉溶液為指示劑，當最后一滴Na₂S₂O₃溶液滴入時，I₂與Na₂S₂O₃恰好反應，I₂被完全消耗，溶液藍色褪去，半分鐘顏色不變，說明滴定到達終點，
故答案為：往滴定管中注入少量待裝液，傾斜滴定管，小心轉動，使待裝液潤濕整支滴定管內壁，把液體從滴定管尖嘴處放出，重復2到3次；由藍色剛好變?yōu)闊o色．

點評 本題以硫酸銅晶體制備為載體，考查實驗的基本操作及混合物的分離提純，涉及裝置氣密性檢查、蒸餾、滴定實驗等，考查學生分析實驗的能力和數(shù)據(jù)處理及計算能力，難度中等，要求學生要有扎實的基礎知識和靈活應用知識解決問題的能力．