Question

K_x[Cu(C₂O₄)_y]·zH₂O (水合草酸铜(Ⅱ)酸钾)是一种化工原料，实验室制备少量水合草酸铜酸钾并测定样品的组成，实验步骤如下：

I制备CuO

用图1所示装置将溶液混合后，小火加热至蓝色沉淀变黑色生成CuO，煮沸5~10分钟。稍冷却后全部转移至图2装置过滤，并用蒸馏水洗涤沉淀2~3次。

(1)①指出图2装置中操作中的错误___________，图2操作需用蒸馏水洗涤沉淀2~3次，其目为___________。

②检验沉淀洗涤干净的方法为___________。

Ⅱ制备KHC₂O₄和K₂C₂O₄混合溶液

称取3.0g H₂C₂O₄·2H₂O放入250mL烧杯中，加入40mL蒸馏水，微热(温度低于80℃)溶解。稍冷后分数次加入2.2g无水K₂CO₃，充分反应后生成含KHC₂O₄和K₂C₂O₄的混合物。

(2)该步骤中所得混合物中n(KHC₂O₄)：n(K₂C₂O₄)=____________。(取整数)

Ⅲ制备水合草酸铜酸钾晶体

将KHC₂O₄和K₂C₂O₄混合溶液水浴微热，再将CuO连同滤纸一起加入到该溶液中，充分反应至CuO沉淀全部溶解，取出滤纸后，加热浓缩、冷却结晶、过滤，用乙醇淋洗，自然晾干，称量得到样品2.9760g(电子天平称量)。

(3)①步骤Ⅲ中KHC₂O₄的作用是__________。

②用乙醇淋洗而不用水的优点是__________。

③溶解CuO沉淀时，连同滤纸一起加人到溶液中的目的是__________。

Ⅳ测定水合草酸铜酸钾晶体的成分

取少量制得的样品配成溶液。用标准酸性髙锰酸钾溶液滴定、用标准EDTA溶液(PAR为指示剂)滴定Cu²⁺，经计算样品中n(Cu)：n()=1:2，假设制备样品的过程中Cu²⁺无损耗。

(4)水合草酸铜(Ⅱ)酸钾晶体的化学式为__________。

Answer

过滤时转移固液混合物没有通过玻璃棒引流 除去沉淀表面吸附的可溶性杂质离子 取少量最后一次洗涤流出液于试管中，滴入BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，则已经洗涤干净 2:1 加快CuO的溶解(或酸性环境促进CuO的溶解) 减少水合草酸铜酸钾的溶解损耗，加快晶体表面水分挥发 防止CuO的损耗 K2[Cu(C2O4)2]·3H2O

【解析】

本实验的目的是制备少量水合草酸铜酸钾并测定样品的组成；首先利用硫酸铜和氢氧化钠溶液制取氢氧化铜沉淀，加热使其分解得到CuO；然后H2C2O4·2H2O和无水K2CO3制备KHC2O4和K2C2O4混合溶液；然后将KHC2O4和K2C2O4混合溶液水浴微热，再将CuO连同滤纸一起加入到该溶液中，充分反应，经系列操作得到样品；最后测定水合草酸铜酸钾晶体的成分。

(1)①图2装置中操作中的错误为：过滤时转移固液混合物没有通过玻璃棒引流；为除去沉淀表面吸附的可溶性杂质离子，需要用蒸馏水洗涤沉淀2~3次；；

②得到的CuO固体表面可能附着有硫酸钠，可以通过检验硫酸根来确定沉淀是否洗涤干净，具体方法为：取少量最后一次洗涤流出液于试管中，滴入BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，则已经洗涤干净；

(2)3.0g H2C2O4·2H2O的物质的量为≈0.0238mol，2.2g无水K2CO3的物质的量为≈0.0159mol，则根据碳元素守恒可得：n(KHC2O4)+n(K2C2O4)=0.0238 mol，根据K元素守恒可得n(KHC2O4)+2n(K2C2O4)=(0.0159×2)mol，联立解得n(KHC2O4)=0.0158mol，n(K2C2O4)=0.0080mol，所以n(KHC2O4)：n(K2C2O4)=2:1；

(3)①KHC2O4可以电离出氢离子，加快CuO的溶解；

②用乙醇淋洗可以减少水合草酸铜酸钾的溶解损耗，同时乙醇易挥发可以加快晶体表面水分挥发；

③滤纸上附着有CuO，连同滤纸一起加人到溶液中可以减少CuO的损耗；

(4)已知样品中n(Cu)：n()=1:2，所以y=2，根据电荷守恒可知x=2，所以根据n(K2C2O4)=0.0080mol，可知n(K2[Cu(C2O4)2]·zH2O)=0.0080mol，样品质量为2.9760g，所以有=0.0159mol，解得z=3，所以水合草酸铜(Ⅱ)酸钾晶体的化学式为K2[Cu(C2O4)2]·3H2O。