Question

【題目】謝弗勒爾鹽(Cu2SO3·CuSO3·2H2O)是一種深紅色固體，不溶于水和乙醇，100℃時發生分解。可由CuSO4·5H2O和SO2等為原料制備，實驗裝置如下圖所示：

（1）裝置A在常溫下制取SO2時，用較濃的硫酸而不用稀硫酸，其原因是_______________。

（2）裝置B中發生反應的離子方程式為_______________。

（3）裝置C的作用是____________________。

（4）從B中獲得的固體需先用蒸餾水充分洗滌，再真空干燥。

①檢驗洗滌已完全的方法是__________________。

②不用烘干的方式得到產品，其原因是________________。

（5）請補充完整由工業級氧化銅（含少量FeO）制備實驗原料（純凈CuSO4·5H2O）的實驗方案：向工業級氧化銅中邊攪拌邊加入稍過量的硫酸溶液，微熱使其完全溶解，_______________，過濾，用95%酒精洗滌晶體2~3次，晾干，得到CuSO4·5H2O。

[已知：①該溶液中氫氧化物開始沉淀與沉淀完全時的pH范圍分別為：Fe(OH)2（5.8，8.8）；Cu(OH)2（4.2，6.7）；Fe(OH)3（1.1，3.2）。②在水溶液中超過100℃，硫酸銅晶體易失去結晶水。③硫酸銅晶體溶解度曲線如右圖所示]

Answer 1

【答案】二氧化硫易溶于水3Cu2++3SO2+6H2O = Cu2SO3·CuSO3·2H2O↓+8H++SO42－防止倒吸取少量最后一次的洗滌過濾液于試管中，向其中滴加鹽酸酸化的BaCl2溶液，若不產生白色沉淀，則表明已洗滌完全防止謝弗勒爾鹽發生分解邊攪拌邊向其中滴入H2O2溶液，加入適量純凈的CuO[或Cu(OH)2]調節3.2＜pH＜4.2，靜置，過濾，將濾液水浴加熱蒸發，濃縮至表面出現晶膜，冷卻結晶

【解析】裝置A由濃硫酸和亞硫酸鈉制備二氧化硫，與硫酸銅溶液在60℃′～80℃條件下裝置B中反應生成謝弗勒爾鹽(Cu2SO3CuSO32H2O)，D裝置用來吸收未反應完的二氧化硫有毒氣體；

(1)二氧化硫易溶于水，用濃硫酸含水量少，且能吸水，有利于二氧化硫的溢出；

(2)裝置B中硫酸銅與二氧化硫生成產物Cu2SO3CuSO32H2O的反應，銅元素化合價有降低到+1價，則二氧化硫中硫元素升價到+6價，則該離子方程式為：3Cu2++3SO2+6H2O=Cu2SO3CuSO32H2O↓+8H++SO42-；

(3)裝置C為安全瓶，防倒吸；

(4)①產物若未洗滌干凈，則表面含有硫酸根離子，檢驗硫酸根離子即可，檢驗硫酸根離子的方法為：取少量最后一次的洗滌過濾液于試管中，向其中滴加鹽酸酸化的BaCl2溶液，若不產生白色沉淀，則表明已洗滌完全；

②由題可知，謝弗勒爾鹽受熱易分解，不能烘干；

(5)由工業級氧化銅(含少量FeO)制備實驗原料(純凈CuSO45H2O)，向工業級氧化銅中邊攪拌邊加入稍過量的硫酸溶液，微熱使其完全溶解，得到硫酸銅和硫酸亞鐵的混合溶液，需將亞鐵離子除去，根據題目中信息，亞鐵離子以沉淀形式除去時銅離子有損失，而鐵離子完全沉淀時對銅離子無損失，則應先將亞鐵離子氧化為鐵離子，考慮不加入新雜質，應選擇雙氧水，再調節PH將鐵離子沉淀，故操作為：向工業級氧化銅中邊攪拌邊加入稍過量的硫酸溶液，微熱使其完全溶解，邊攪拌邊向其中滴入H2O2溶液，加入適量純凈的CuO[或Cu(OH)2]調節3.2＜pH＜4.2，靜置，過濾，將濾液水浴加熱蒸發，濃縮至表面出現晶膜，冷卻結晶，過濾，用95%酒精洗滌晶體2～3次，晾干，得到CuSO45H2O。