Question

某同学在实验室以铜屑(含有少量CuO)为原料制备适量无水Cu(NO₃)₂工艺流程如图：

已知：①SOCl₂熔点为-105℃、沸点为76℃、遇水剧烈水解生成两种酸性气体；

②4NH₃·H₂O+Cu²⁺=[Cu(NH₃)₄]²⁺+4H₂O；

[Cu(NH₃)₄]²⁺对特定波长光的吸收程度(用吸光度A表示)与Cu²⁺在一定浓度范围内成正比。回答下列问题：

（1）从绿色化学、原子经济性角度考虑，试剂X为__。

（2）步骤II包括蒸发浓缩、冷却结晶等步骤，蒸发时所用容器名称是__，停止加热的时机是__。

（3）步骤III在如图1所示装置(夹持及控温装置省略)中进行。

①实验中，若仅打开装置活塞b的情况下，恒压滴液漏斗中液体__(填“能”或“不能”)全部流下。

②C中产生的现象是__。

③D的作用是__。

④写出A中三颈烧瓶内Cu(NO₃)₂·3H₂O与SOCl₂恰好反应生成Cu(NO₃)₂的化学方程式：__。

（4）用分光光度法可测定产品的纯度。现准确称取0.50g无水Cu(NO₃)₂产品，用蒸馏水溶解并定容至100mL，准确移取该溶液10.00mL，加过量NH₃·H₂O，再用蒸馏水定容至100mL，测得溶液吸光度A=0.600。已知[Cu(NH₃)₄]²⁺的吸光度A与Cu²⁺标准溶液浓度关系如图2所示。

①量取10.00mLCu(NO₃)₂溶液所用量器名称是__。

②无水Cu(NO₃)₂的纯度是__(以质量分数表示)。

Answer

O2(或H2O2)与稀硝酸 蒸发皿 当蒸发皿中液体出现结晶膜或有一定量的晶体析出时 能 品红溶液褪色 吸收尾气SO2和HCl，防止其污染空气 1 酸式滴定管 94.0%

【解析】

(1)从绿色化学、原子经济性角度考虑，由铜屑制取硝酸铜溶液时，若只有铜与硝酸反应，则会生成氮氧化物，既污染环境，硝酸的利用率也低，因此应从提高硝酸的利用率，并减少氮氧化物的生成角度考虑；

(2)根据蒸发浓缩、冷却结晶的操作分析；

(3)步骤III与反应生成无水硝酸铜，已知SOCl2遇水剧烈水解生成两种酸性气体，应为二氧化硫和氯化氢，则装置A中发生的反应为

，据此解答；

(4)②由图像可知，当溶液吸光度A=0.600时，Cu2+标准溶液的浓度为2.5×10-3mol/L，再计算0.50g无水Cu(NO3)2产品中Cu(NO3)2的物质的量，进而无水Cu(NO3)2的纯度。

(1)从绿色化学、原子经济性角度考虑，由铜屑制取硝酸铜溶液时，为提高硝酸的利用率，并减少氮氧化物的生成，可通入氧气或者加入过氧化氢溶液作氧化剂，硝酸只表现酸性，则试剂X为O2(或H2O2)与稀硝酸，故答案为：O2(或H2O2)与稀硝酸；

(2)步骤II包括蒸发浓缩、冷却结晶等步骤，蒸发时所用容器为蒸发皿，当蒸发皿中液体出现结晶膜或有一定量的晶体析出时，停止加热，再进行冷却结晶，故答案为：蒸发皿；当蒸发皿中液体出现结晶膜或有一定量的晶体析出时；

(3)步骤III与反应生成无水硝酸铜，已知SOCl2遇水剧烈水解生成两种酸性气体，应为二氧化硫和氯化氢，则装置A中发生的反应为

①恒压滴液漏斗内和三颈烧瓶内压强一致，则液体能全部流下，故答案为：能；

②A装置中，与反应生成二氧化硫，则C中品红溶液褪色，故答案为：品红溶液褪色；

③D装置用来吸收尾气SO2和HCl，防止其污染空气，故答案为：吸收尾气SO2和HCl，防止其污染空气；

④由以上分析知，A中化学方程式为，故答案为：；

(4)①Cu(NO3)2溶液，由于水解显弱酸性，则量取10.00mLCu(NO3)2溶液所用量器为酸式滴定管，故答案为：酸式滴定管；

②由图像可知，当溶液吸光度A=0.600时，Cu2+标准溶液的浓度为2.5×10-3mol/L，则所移取的10.00mL原Cu(NO3)2溶液中溶质物质的量为2.5×10-3mol/L×0.1L=2.5×10-4mol，则0.50g无水Cu(NO3)2产品中Cu(NO3)2的物质的量为2.5×10-4mol×10=2.5×10-3mol，则无水Cu(NO3)2的纯度是，故答案为：94.0%。