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，设计的合成路线为：

相关信息如下：

①[Cu(NH₃)₂]SO₄·H₂O在溶液中存在以下电离（解离）过程：

[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，在乙醇中难溶。

③[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图

请根据以上信息回答下列问题：

（1）方案1的实验步骤为：a．加热蒸发，b．冷却结晶，c．抽滤，d．洗涤，e．干燥。

①步骤1的抽滤装置如图所示，下列有关抽滤操说法作正确的是_____。

A.完毕后的先关闭水龙头，再拔下导管

B.上图装置中只有一处错误

C.抽滤后滤液可以从上口倒出，也可从支管倒出

D.滤纸应比漏斗内径小且能盖住所有小孔

②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______。

（2）方案2的实验步骤为：a.向溶液C中加入适量____，b．抽滤，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的洗涤液是________。

A．乙醇       B．蒸馏水        C．乙醇和水的混合液      D．饱和硫酸钠溶液

洗涤的具体操作是：____________。

③步骤d采用________干燥的方法。

Answer

BCD Cu（OH）2或Cu2(OH)2SO4 加热蒸发时NH3挥发，使[Cu(NH3)4]2+Cu2++4NH3平衡往右移动，且Cu2+发生水解 乙醇 C 关小水龙头，缓缓加入洗涤剂使沉淀完全浸没，缓缓地通过漏斗，重复2到3次 低温干燥（或减压干燥或真空干燥或常温风干）

【解析】

CuO加入硫酸生成硫酸铜，加入氨水，先生成氢氧化铜，氨水过量，则生成[Cu(NH3)4]2+，方案1用蒸发结晶的方法，得到的晶体中可能混有氢氧化铜等；方案2加入乙醇，可析出晶体Cu(NH3)4]SO4•H2O；

(1)①根据抽滤操作的规范要求可知，在搭装置时滤纸应比漏斗内径略小，且能盖住所有小孔，在图2抽滤装置中漏斗颈口斜面应对着吸滤瓶的支管口，同时安全瓶中导管不能太长，否则容易引起倒吸，抽滤得到的滤液应从吸滤瓶的上口倒出，抽滤完毕后，应先拆下连接抽气泵和吸滤瓶的橡皮管，再关水龙头，以防倒吸，据此答题；

②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；

(2)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。

(1)方案1的实验步骤为：a．加热蒸发，b．冷却结晶，c．抽滤，d．洗涤，e．干燥。

①根据抽滤操作的规范要求可知：

A．抽滤完毕后，应先拆下连接抽气泵和吸滤瓶的橡皮管，再关水龙头，以防倒吸，故A错误；

B．在图2抽滤装置中有一处错误，漏斗颈口斜面应对着吸滤瓶的支管口，故B正确；

C．抽滤得到的滤液应从吸滤瓶的上口倒出，故C正确；

D．在搭装置时滤纸应比漏斗内径略小，且能盖住所有小孔，故D正确；

故答案为BCD；

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；

(2)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；

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；洗涤的具体操作是关小水龙头，缓缓加入洗涤剂使沉淀完全浸没，缓缓地通过漏斗，重复2到3次；

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，应采用低温干燥(或减压干燥或真空干燥或常温风干)。