Question

【題目】某研究小組在實驗室以含鐵的銅屑為原料制備Cu（NO3）23H2O晶體，并進一步探究用SOCl2制備少量無水Cu（NO3）2．設計的合成路線如下：

已知：①Cu（NO3）23H2OCu（NO3）2Cu（OH）2CuO

②SOCl2熔點﹣105℃、沸點76℃、遇水劇烈水解生成兩種酸性氣體、水解強烈放熱，

請回答：

（1）Cu與足量稀HNO3反應的化學方程式_____

（2）第②步調pH適合的物質是_____（填化學式）．

（3）第③步包括蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾等步驟，其中蒸發濃縮的具體操作是_____．為得到較大顆粒的Cu（NO3）23H2O晶體，可采用的方法是_____（填一種）．

（4）第④步中發生的反應化學方程式是_____．

（5）第④步，某同學設計的實驗裝置示意圖（如圖1）有一處不合理，請提出改進方案并說明理由：_____；裝置改進后，向儀器A中緩慢滴加SOCl2時，需打開活塞_____（填“a”、“b”或“a和b”）．反應過程中，可能會因溫度過高而有副反應，寫出兩種有效措施_____、_____．

（6）為測定無水Cu（NO3）2產品的純度，可用分光光度法．

已知：4NH3H2O+Cu2+═Cu（NH3）42++4H2O；Cu（NH3）42+對特定波長光的吸收程度（用吸光度A表示）與Cu2+在一定濃度范圍內成正比．現測得Cu（NH3）42+的吸光度A與Cu2+標準溶液濃度關系如圖2所示：

準確稱取0.315 0g無水Cu（NO3）2，用蒸餾水溶解并定容至100mL，準確移取該溶液10.00mL，加過量NH3H2O，再用蒸餾水定容至100mL，測得溶液吸光度A=0.600，則無水Cu（NO3）2產品的純度是_____（以質量分數表示）．

Answer 1

【答案】 3Cu+8NHO3（稀）=3Cu（NO3）2+4H2O+2NO↑ CuO或Cu（OH）2或Cu2（OH）2CO3 將溶液轉移至蒸發皿中，控制溫度（不高于170℃），加熱至溶液表面形成一層晶膜 形成一層晶膜減慢減慢冷卻結晶的速度或冷卻后靜置較長時間 Cu（NO3）23H2O+3SOC12=Cu（NO3）2+3SO2↑+6HCI↑ 在AB之間增加干燥裝置，防止B中的水蒸氣進入A中 b 控制SOC12滴下速度 將三頸燒瓶置于冰水浴中 89.5%

【解析】試題分析：為提高銅的浸取率，所用硝酸必然是過量的，此時鐵也溶解轉化為硝酸鐵，調pH目的是除去鐵離子。然后蒸發濃縮、降溫結晶得到硝酸銅晶體，最后在SOCl2的保護下脫去結晶水得到無水硝酸銅。

（1）Cu與足量稀HNO3反應的化學方程式3Cu+8NHO3（稀）=3Cu（NO3）2+4H2O+2NO↑。

（2）第②步調pH適合的物質是CuO或Cu（OH）2或Cu2（OH）2CO3．

（3）第③步包括蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾等步驟，其中蒸發濃縮的具體操作是將溶液轉移至蒸發皿中，控制溫度（不高于170℃，防止硝酸銅水解），加熱至溶液表面形成一層晶膜．為得到較大顆粒的Cu（NO3）23H2O晶體，可采用的方法是減慢冷卻結晶的速度或冷卻后靜置較長時間．

（4）第④步中發生的反應化學方程式是Cu（NO3）23H2O+3SOC12=Cu（NO3）2+3SO2↑+6HCI↑．

（5）第④步，某同學設計的實驗裝置有一處不合理，即氫氧化鈉溶液中的水蒸氣可以進入A中影響A中的硝酸銅晶體脫水反應。改進的方法是在AB之間增加干燥裝置，理由是防止B中的水蒸氣進入A中；裝置改進后，向儀器A中緩慢滴加SOCl2時，需打開活塞b．反應過程中，可能會因溫度過高而有副反應，控制溫度的有效措施有：控制SOC12滴下速度、將三頸燒瓶置于冰水浴中等等．

（6）由圖像可知，A=0.600時，對應的溶液中c(Cu2+)=1.5mol/L，則n[Cu(NO3)2]= 1.5mol/L=1.5mol，則無水Cu(NO3)2產品的純度是=89.5%．