Question

一水硫酸四氨合铜(II)的化学式为[Cu(NH₃)₄]SO₄·H₂O合成路线为：

己知：[Cu(NH₃)₄]²⁺(aq) Cu²⁺(aq)+4NH₃(aq) ；(NH₄)₂SO₄在水中可溶，在乙醇中难溶；[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如下：

(1)流程图中气体X的主要成分_______（填化学式），步骤1需要加什么酸_______（填名称）。

(2)有同学提出：从溶液D到产品的步骤2，可以采用的操作方法依次是：加热蒸发、冷却结晶、抽滤、洗涤、干燥。请评价其合理性，并说明理由____________；请另外再提出一种合理的实验方案________（不要求具体的实验步骤）。

(3)抽滤装置如下图所示，该装置中的错误之处是______；抽滤完毕或中途需停止抽滤时，应先______，然后________。

Answer

SO2(O2) 硫酸 不合理，加热蒸发，温度升高，NH3放出，会促进[Cu(NH3)4]2+(aq) Cu2+(aq)+4NH3(aq)平衡正移，Cu2+水解，使得到的产物晶体会含有杂质[Cu(OH)2或Cu2(OH)2 SO4等]。 向溶液D中加入适量乙醇，，再过滤、洗涤、干燥 布氏漏斗的瓶口斜面未朝向抽滤瓶的支管口 断开连接安全瓶与抽气装置间的橡皮管 关闭抽气装置中的水龙头

【解析】本题考查一水硫酸四氨合铜(II)制备的工艺流程分析，根据流程图可知，在充足的氧气中煅烧含Fe3O4的辉铜矿生成SO2气体和固体B，固体B为CuO、Cu2O、Fe3O4的混合物，用含有H2O2的稀硫酸酸溶，得到硫酸铜和硫酸铁的混合溶液C和滤渣铜，向溶液C中加入氨水生成氢氧化铁和溶液D，溶液D为[Cu(NH3)4]SO4溶液，然后通过操作2得到产品[Cu(NH3)4]SO4·H2O。

（1）含有硫的矿物燃烧，肯定生成二氧化硫气体，则流程图中气体X的主要成分SO2；根据上述分析，步骤1中需要加入硫酸才能得到产品，否则会引入杂质。

（2）根据提示中提供的信息，加热蒸发，温度升高，NH3放出，会促进[Cu(NH3)4]2+(aq) Cu2+(aq)+4NH3(aq)平衡正移，Cu2+水解，使得到的产物晶体会含有杂质[Cu(OH)2或Cu2(OH)2 SO4等，所以加热蒸发、冷却结晶、抽滤、洗涤、干燥的方法不合理；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可知，随着乙醇体积分数的增大，Cu（NH3）4]SO4•H2O的溶解度降低，所以合理的方案为向溶液D中加入适量乙醇，，再过滤、洗涤、干燥。

（3）为了加快过滤速度得到较干燥的沉淀，可进行减压过滤，也称抽滤或吸滤，题目图所示装置为抽滤装置，装置中存在的错误是布氏漏斗的颈口斜面未朝向抽滤瓶的支管口，这样不利于吸滤；抽滤完毕或中途停止抽滤时，应先断开连接安全瓶与抽气装置间的橡皮管，然后关闭抽气装置中的水龙头。