Question

一水硫酸四氨合铜（Ⅱ）的化学式为[Cu（NH₃）₄]SO₄?H₂O是一种重要的染料及农药中间体．某学习小组在实验室以氧化铜为主要原料合成该物质，设计的合成路线如图1：

相关信息如下：
①溶液B为[Cu（NH₃）₄]SO₄、（NH₄）₂SO₄混合溶液；
②（NH₄）₂SO₄在水中可溶，在乙醇中难溶；
③[Cu（NH₃）₄]SO₄在乙醇水混合溶剂中的溶解度随乙醇体积分数的变化曲线示意图如图2；
④[Cu（NH₃）₄]SO₄?H₂O受热易失水分解，[Cu（NH₃）₄]SO₄溶液受热易转化为Cu（OH）₂或碱式硫酸铜[Cu₂（OH）₂SO₄]沉淀；
请根据以上信息回答下列问题：
（1）请写①的化学反应方程式______．
（2）方案1的实验步骤为：
a．加热蒸发    b．冷却结晶    c．过滤    d．洗涤     e．干燥
该方案存在明显缺陷，因为得到的产物晶体中往往含有______杂质，产生该杂质的原因是______．
（3）方案2的实验步骤为：
a．向溶液B加入适量______，b．______，c．洗涤，d．干燥．
①请在上述空格内填写合适的试剂或操作名称．
②下列选项中，最适合作为步骤c的洗涤液______．
A．乙醇    B．蒸馏水   C．乙醇和水的混合液  D．饱和硫酸钠溶液
③步骤d不宜采用加热干燥的方法，可能的原因是______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根据硫酸和氧化铜反应生成硫酸铜和水进行解答；
（2）根据氨气具有挥发性，物质的电离是吸热过程，加热促进使反应[Cu（NH₃）₄]²⁺?Cu²⁺+4NH₃平衡往右移动，且铜离子是弱碱离子易水解，所以导致产生杂质进行解答；
（3）①根据图象分析，[Cu（NH₃）₄]SO₄?H₂O在乙醇?水混合溶剂中的溶解度随乙醇体积分数的增大而减小，为了减少[Cu（NH₃）₄]SO₄?H₂O的损失，应加入乙醇，降低其溶解度，然后抽滤的晶体；②根据图象[Cu（NH₃）₄]SO₄?H₂O在乙醇?水混合溶剂中的溶解度随乙醇体积分数的变化曲线示意图及实验目的分析；③含结晶水的晶体加热易失水，不宜采用加热干燥的方法．
解答：解：（1）硫酸和氧化铜反应生成硫酸铜和水，反应的化学方程式：CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O；故答案为：CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O；
（2）该方案存在明显缺陷，因为得到的产物晶体中往往含有Cu（OH）₂或Cu₂（OH）₂SO₄杂质，产生该杂质的原因是加热蒸发过程中NH₃挥发，使反应[Cu（NH₃）₄]²⁺?Cu²⁺+4NH₃平衡向右移动，且Cu²⁺发生水解．
故答案为：Cu（OH）₂或Cu₂（OH）₂SO₄；加热蒸发过程中NH₃挥发，使反应[Cu（NH₃）₄]²⁺?Cu²⁺+4NH₃平衡往右移动，且Cu²⁺发生水解；
（3）①根据Cu（NH₃）₄]SO₄?H₂O在乙醇?水混合溶剂中的溶解度随乙醇体积分数的变化曲线示意图知，随着乙醇体积分数的增大，Cu（NH₃）₄]SO₄?H₂O的溶解度降低，为了得到Cu（NH₃）₄]SO₄?H₂O，应向溶液C中加入适量乙醇，然后进行抽滤；
故答案为：乙醇；抽滤（或吸滤、减压过滤）；
②根据Cu（NH₃）₄]SO₄?H₂O在乙醇?水混合溶剂中的溶解度随乙醇体积分数的变化曲线示意图知，随着乙醇体积分数的增大，Cu（NH₃）₄]SO₄?H₂O的溶解度降低，为了减少
Cu（NH₃）₄]SO₄?H₂O的损失，应降低Cu（NH₃）₄]SO₄?H₂O的溶解度，所以应选用乙醇和水的混合液；
故答案为：C；
 ③[Cu（NH₃）₄]SO₄?H₂O在加热条件下能分解生成水和氨气，从而得不到纯净的[Cu（NH₃）₄]SO₄ ?H₂O，所以不宜采用加热干燥的方法．
故答案为：加热易使[Cu（NH₃）₄]SO₄?H₂O 分解（失去水或失去氨气）．
点评：化学平衡移动、结晶等方式都是和实验有密切联系，在高考复习中尽量还原、复原课本实验，尽量将课本实验综合化是重要的复习思路．实验题是理综考试的必考题，而实验题也经常被我们认为是“最熟悉的陌生人”．分析近年来高考化学实验题，可以发现几乎所有试题均取材于自教材上的实验，特别是来自“实验化学”中的内容．认真复习课本中的实验，弄清实验原理、目的、要求、步骤和注意事项等实验基础知识，并能做到举一反三，是我们做好实验复习的保证．