Question

硫酸铜是一种常见的化工产品，它在纺织、印染、医药、化工、电镀以及木材和纸张的防腐等方面有极其广泛的用途。实验室制备硫酸铜的步骤如下：

①在仪器a中先加入20 g铜片、60 mL水，再缓缓加入 17 mL浓硫酸；在仪器b中加入39 mL浓硝酸；在仪器c中 加入20%的石灰乳150 mL。

②从仪器b中放出约5 mL浓硝酸，开动搅拌器，然后采用滴加的方式逐渐将浓硝酸加到仪器a中，搅拌器间歇开动。当最后一滴浓硝酸加完以后，完全开动搅拌器，等反应基本停止下来时，开始用电炉加热直至仪器a中的红棕色气体完全消失，立即将导气管从仪器c中取出，再停止加热。

③将仪器a中的液体倒出，取出未反应完的铜片，溶液冷却至室温，析出蓝色晶体。

试回答下列问题：

(1)仪器b的名称为_______；将仪器b中液体滴入仪器a中的具体操作是_____________。

(2)写出仪器a中反应的化学方程式:________________。

(3)步骤②中将导气管先从仪器c中取出再停止加热的目的是____________________。

(4)为提高尾气吸收，防止空气污染，下列装置___________(填字母)适合吸收逸出的气体(反应中产生的气体因来不及被石灰乳吸收而逸出)。

(5)根据表中五水硫酸铜和硝酸铜在不同温度下的溶解度，分析步骤③中溶液冷却至室温析出蓝色晶体的主要原因：_________。除去硫酸铜晶体中的少量硝酸铜可采用____________方法，检验硝酸铜是否被除净的方法：_____________。

(6)本实验采用硝酸氧化法制取硫酸铜，工业上也常采用将铜在450 ℃左右焙烧，再与一定浓度的硫酸反应制取硫酸铜的方法。采用硝酸氧化法的优点在于__________________。

(7)用滴定法测定蓝色晶体中Cu²⁺的含量。取a g试样配成 100 mL 溶液，每次取 20. 00 mL，用 c mol • L^-1 EDTA (H₂Y^2－)标准溶液滴定至终点，平均消耗EDTA溶液bmL。 滴定反应为Cu²⁺+ H₂Y^2－→CuY^2－+2H⁺。计算蓝色晶体中Cu²⁺质量分数w＝____________。

Answer

分液漏斗 旋转玻璃塞，使分液漏斗颈上的小孔与玻璃塞上的凹槽对齐 Cu+H2SO4+2HNO3 =CuSO4+2NO2 ↑+2H2O 防倒吸 B 五水硫酸铜在室温下的溶解度明显小于硝酸铜的溶解度，易冷却结晶析出 重结晶 取少量除杂后的样品，溶于适量稀硫酸中，加入铜片，若不产生无色且遇空气变为红棕色的气体，说明硝酸铜已被除净 能耗低，且生成的NO2可以被碱液吸收制取硝酸盐或亚硝酸盐副产品

【解析】

三颈烧瓶中发生反应：Cu+H2SO4+2HNO3 =CuSO4+2NO2↑+2H2O，反应中Cu过量。步骤电炉加热至仪器a中的红棕色气体完全消失，此时NO2会转化为NO，NOx通入石灰乳中被部分吸收，来不被石灰乳吸收而逸出的气体主要是NO，需要通入氧气才能完全被NaOH溶液吸收。反应产生的反应完毕后，将溶液冷却至室温，由于硫酸铜的溶解度远小于硝酸铜的溶解度，所以硫酸铜晶体会从溶液中析出。

(1)仪器b是分液漏斗；使用分液漏斗滴加液体时，应旋转玻璃塞，使分液漏斗口径上的小孔与玻璃塞下的凹槽对齐，便于液体顺利流下。

(2)由题意可知，铜片与浓硫酸和浓硝酸反应制备硫酸铜的同时还生成红棕色的NO2，反应的化学方程式为 Cu+H2SO4+2HNO3 =CuSO4+2NO2↑+2H2O。

(3)若先停止加热，三颈烧瓶内温度降低，气体压强减小，容易引起倒吸，故为防止倒吸，应先将导气管从仪器c中取出，再停止加热。

(4)逸出的气体中除NO2还可能含有NO， NO2可以被NaOH溶液吸收，NO需在氧气的作用下才能被 NaOH溶液吸收，故应选择B装置。

(5)由题表中数据可知，五水硫酸铜在室温下的溶解度明显小于硝酸铜的溶解度，温度较低时易结晶析出。结晶析出的硫酸铜晶体中可能含有少量的硝酸铜，要除去硫酸铜晶体中的硝酸铜，可采用重结晶的方法。检验硝酸铜是否被除净可以通过检验判断，故可通过在酸性条件下与铜反应生成NO，NO遇空气变为红棕色的NO2的方法检验。

(6)焙烧氧化法需要在 450℃左右的较高温度下进行，能量消耗大，而硝酸氧化法在常温下就能进行，且生成的NO2通过微热处理再赶入碱液中即可获得硝酸盐或亚硝酸盐副产品。

(7)根据滴定反应 Cu2+ + H2Y2-→CuY2-+2H+及平均消耗 c mol•L-1 EDTA(H2Y2-)标准溶液b mL，可以得出100 mL溶液中n(Cu2+) =bc×10-3×5 mol，则蓝色晶体中Cu2+的质量分数w= 。