- 硝酸铜的制备
- 共1066题
实验室制备溴乙烷（沸点为38.4℃）的装置和步骤如下：
①按右图所示连接仪器，检查装置的气密性，然后向U形管和大烧杯里加入冰水；②在圆底烧瓶中加入10mL95%乙醇、28mL浓硫酸，然后加入研细的13g溴化钠和几粒碎瓷片；③小火加热，使其充分反应．
试回答下列问题：
（1）反应时若温度过高可看到有红棕色气体产生，该气体的化学式为______．
（2）为了更好的控制反应温度，除用图示的小火加热，更好的加热方式是______．
（3）反应结束后，U形管中粗制的溴乙烷呈棕黄色．将U形管中的混合物倒入分液漏斗中，静置，待液体分层后，分液，取______（填“上层”或“下层”）液体．为了除去其中的杂质，可选择下列试剂中的______（填序号）．
A．Na2SO3溶液 B．H2O C．NaOH溶液 D．CCl4
（4）要进一步制得纯净的C2H5Br，可再用水洗，然后加入无水CaCl2干燥，再进行______（填操作名称）．
（5）下列几项实验步骤，可用于检验溴乙烷中的溴元素，其正确的操作顺序是：取少量溴乙烷，然后______（填序号）．
①加热 ②加入AgNO3溶液 ③加入稀HNO3酸化 ④加入NaOH溶液 ⑤冷却．
正确答案
Br2
水浴加热
下层
A
蒸馏
④①⑤③②
解析
解：（1）由于浓硫酸具有强氧化性，能氧化Br-，会有溴生成，化学式为Br2，故答案为：Br2；
（2）可以利用水浴加热来控制反应温度，故答案为：水浴加热；
（3）由于溴乙烷密度大于水的密度，故溴乙烷应该在下层；粗制的C2H5Br呈棕黄色，说明含有单质溴杂质，则
A．Na2SO3与溴发生氧化还原反应，Na2SO3可除去溴，故A正确；
B．溴在溴乙烷中的溶解度比在水中大，加水难以除去溴乙烷中的溴，故B错误；
C．氢氧化钠溶液显示碱性，可以除去杂质溴，但溴乙烷也会在此溶液里发生水解反应，故C错误；
D．溴和溴乙烷都能溶于四氯化碳，不能将二者分离，故D错误；
故答案为：下层；A；
（4）溴乙烷的沸点是38.4℃，故采用蒸馏操作分离，故答案为：蒸馏；
（5）检验溴乙烷中溴元素，应在碱性条件下水解，最后加入硝酸酸化，加入硝酸银，观察是否有黄色沉淀生成，所以操作顺序为④①⑤③②，
故答案为：④①⑤③②．
硼、镁及其化合物在工农业生产中应用广泛．
已知：硼镁矿主要成分为Mg2B2O5•H2O，硼砂的化学式为Na2B4O7•10H2O．利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程为：
回答下列有关问题：
（1）硼砂中B的化合价为______，溶于热水后，常用H2SO4调pH2～3制取H3BO3，反应的离子方程式为______．X为H3BO3晶体加热脱水的产物，其与Mg制取粗硼的化学方程式为______．
（2）MgCl2•7H2O需要在HCl氛围中加热，其目的是______．若用惰性电极电解MgCl2溶液，其阴极反应式为______．
（3）镁-H2O2酸性燃料电池的反应机理为Mg+H2O2+2H+═Mg2++2H2O，则正极反应式为______．若起始电解质溶液pH=1，则pH=2时溶液中Mg2+离子浓度为______．已知Ksp[Mg（OH）2]=5.6×10-12，当溶液pH=6时，______（填“有”或“没有”）Mg（OH）2沉淀析出．
（4）制得的粗硼在一定条件下生成BI3，BI3加热分解可以得到纯净的单质硼．现将0.020g粗硼制成的BI3完全分解，生成的I2用0.30mol•L-1 Na2S2O3（H2S2O3为弱酸）溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液18.00mL．盛装Na2S2O3溶液的仪器应为______滴定管（填“酸式”或“碱式”）．该粗硼样品的纯度为______．（提示：I2+2S2O32-═2I-+S4O62-）
正确答案
解：（1）硼砂的化学式为Na2B4O7•10H2O，钠元素化合价为+1价，氧元素化合价-2价，依据化合价代数和计算得到硼元素化合价为+3价；用H2SO4调pH2～3，硼砂中的Na2B4O7在酸溶液中生成H3BO3 ，反应的离子方程式为：B4O72-+2H++5H2O=4H3BO3，X为H3BO3晶体加热脱水的产物判断为B2O3，与Mg反应生成粗硼和氧化镁，反应的化学方程式为3Mg+B2O3
故答案为：+3；B4O72-+2H++5H2O=4H3BO3；3Mg+B2O3
（2）MgCl2•7H2O需要在HCl氛围中加热，是为了防止氯化镁水解生成氢氧化镁；若用惰性电极电解MgCl2溶液，阴极氢离子得到电子生成氢气，水的电离平衡破坏，水电离生成氢氧根离子浓度增大，和镁离子形成氢氧化镁沉淀，合并写出阴极反应式为：2H2O+Mg2++2e-=H2↑+Mg（OH）2↓；
故答案为：防止MgCl2水解生成Mg（OH）2；2H2O+Mg2++2e-=H2↑+Mg（OH）2↓；
（3）镁-H2O2酸性燃料电池的反应机理为Mg+H2O2+2H+═Mg2++2H2O，正极上是过氧化氢得到电子生成水的反应，正极反应式H2O2+2H++2e-=2H2O；若起始电解质溶液pH=1，则pH=2时溶液中，氢离子浓度减小0.1mol/L-0.01mol/L=0.09mol/L，依据反应方程式得到Mg2+离子浓度=0.045mol/L；Ksp[Mg（OH）2]=5.6×10-12，当溶液pH=6时，c（OH-）=10-8mol/L，则Qc=c（Mg2+）×c2（OH-）=0.045mol/L×10-16mol/L=4.5×10-18＜Ksp[Mg（OH）2]，说明无氢氧化镁沉淀生成；
故答案为：H2O2+2H++2e-=2H2O；0.045 mol•L-1；没有；
（4）硫代硫酸钠溶液呈碱性，选择碱式滴定管；硫代硫酸钠的物质的量为：0.30mol/L×0.018L=0.0054mol，根据关系式：B～BI3～
硼的质量为：11g/mol×0.0018mol=0.0198g，粗硼中硼的含量为：
故答案为：碱式；99%．
解析
解：（1）硼砂的化学式为Na2B4O7•10H2O，钠元素化合价为+1价，氧元素化合价-2价，依据化合价代数和计算得到硼元素化合价为+3价；用H2SO4调pH2～3，硼砂中的Na2B4O7在酸溶液中生成H3BO3 ，反应的离子方程式为：B4O72-+2H++5H2O=4H3BO3，X为H3BO3晶体加热脱水的产物判断为B2O3，与Mg反应生成粗硼和氧化镁，反应的化学方程式为3Mg+B2O3
故答案为：+3；B4O72-+2H++5H2O=4H3BO3；3Mg+B2O3
（2）MgCl2•7H2O需要在HCl氛围中加热，是为了防止氯化镁水解生成氢氧化镁；若用惰性电极电解MgCl2溶液，阴极氢离子得到电子生成氢气，水的电离平衡破坏，水电离生成氢氧根离子浓度增大，和镁离子形成氢氧化镁沉淀，合并写出阴极反应式为：2H2O+Mg2++2e-=H2↑+Mg（OH）2↓；
故答案为：防止MgCl2水解生成Mg（OH）2；2H2O+Mg2++2e-=H2↑+Mg（OH）2↓；
（3）镁-H2O2酸性燃料电池的反应机理为Mg+H2O2+2H+═Mg2++2H2O，正极上是过氧化氢得到电子生成水的反应，正极反应式H2O2+2H++2e-=2H2O；若起始电解质溶液pH=1，则pH=2时溶液中，氢离子浓度减小0.1mol/L-0.01mol/L=0.09mol/L，依据反应方程式得到Mg2+离子浓度=0.045mol/L；Ksp[Mg（OH）2]=5.6×10-12，当溶液pH=6时，c（OH-）=10-8mol/L，则Qc=c（Mg2+）×c2（OH-）=0.045mol/L×10-16mol/L=4.5×10-18＜Ksp[Mg（OH）2]，说明无氢氧化镁沉淀生成；
故答案为：H2O2+2H++2e-=2H2O；0.045 mol•L-1；没有；
（4）硫代硫酸钠溶液呈碱性，选择碱式滴定管；硫代硫酸钠的物质的量为：0.30mol/L×0.018L=0.0054mol，根据关系式：B～BI3～
硼的质量为：11g/mol×0.0018mol=0.0198g，粗硼中硼的含量为：
故答案为：碱式；99%．
苯甲酸甲酯是一种重要的香料．其合成装置为：
①反应原理为：
②反应物和产物的部分数据资料如下表表示：
③实验步骤如下：
步骤一：在图甲所示装置中干燥的圆底烧瓶内加入12.20g苯甲醇和12.10g甲醇．边缓缓摇动边加入3mL浓硫酸，再加上几粒固体X，装上冷凝管，加热．
步骤二：取下如图甲所示装置中的冷却管，在烧瓶上安装如图乙所示的装置，利用热水溶加热烧瓶；一段时间后，冷却，将烧瓶中溶液倒入分瓶漏斗中，先用水洗涤，再用浓硫酸钠溶液洗涤即得粗苯甲酸甲酯．
步骤三：将粗苯甲酸甲酯重新加入如图乙所示装置中，收集一定温度下的馏分，即得纯净的甲苯酸甲酯，质量为8.84g．
回答下列问题：
（1）步骤一中加入固体X的作用是防止暴沸，x的名称是______．
（2）图甲所示装置中仪器a的作用是______．
（3）图乙所示装置中仪器C的名称是______，仪器D的名称是______．
（4）步骤二中热水浴的目的是______，在分液漏斗中用水洗涤的目的是______，用浓硫酸钠溶液洗涤的目的是______．
（5）步骤三中收集的馏分温度范围为______（填正确答案标号）
a、63℃-66℃b、197℃-198℃c、248℃-250℃d、＞250℃
（6）本实验中苯甲酸甲酯的产率为______．
正确答案
解：（1）步骤一中加入固体碎瓷片的作用是防止暴沸，故答案为：碎瓷片；
（2）有机物易挥发，图甲所示装置中仪器a的作用是冷凝回流，故答案为：冷凝回流；
（3）图乙所示装置中仪器C是冷凝管，仪器D是锥形瓶，
故答案为：冷凝管；锥形瓶；
（4）步骤二中热水浴的目的是控制温度，以蒸出产品；在分液漏斗中用水洗涤可以洗去易溶于水的甲醇；用浓硫酸钠溶液洗涤，洗去苯甲酸甲酯中过量的酸；故答案为：控制温度，以蒸出产品；洗去易溶于水的甲醇；洗去苯甲酸甲酯中过量的酸；
（5）操作2采取蒸馏的方法，将苯甲酸甲酯与甲醇、水分离，由苯甲酸甲酯的沸点可知应收集沸点199.6℃的馏分，故应控制温度199.6℃，
故答案为：b；
（6）12.20g苯甲酸的物质的量为
则：C7H6O2～C8H8O2
122 136
12.2g x
所以，x=13.6g，则苯甲酸甲酯的产率为
故答案为：65%．
解析
解：（1）步骤一中加入固体碎瓷片的作用是防止暴沸，故答案为：碎瓷片；
（2）有机物易挥发，图甲所示装置中仪器a的作用是冷凝回流，故答案为：冷凝回流；
（3）图乙所示装置中仪器C是冷凝管，仪器D是锥形瓶，
故答案为：冷凝管；锥形瓶；
（4）步骤二中热水浴的目的是控制温度，以蒸出产品；在分液漏斗中用水洗涤可以洗去易溶于水的甲醇；用浓硫酸钠溶液洗涤，洗去苯甲酸甲酯中过量的酸；故答案为：控制温度，以蒸出产品；洗去易溶于水的甲醇；洗去苯甲酸甲酯中过量的酸；
（5）操作2采取蒸馏的方法，将苯甲酸甲酯与甲醇、水分离，由苯甲酸甲酯的沸点可知应收集沸点199.6℃的馏分，故应控制温度199.6℃，
故答案为：b；
（6）12.20g苯甲酸的物质的量为
则：C7H6O2～C8H8O2
122 136
12.2g x
所以，x=13.6g，则苯甲酸甲酯的产率为
故答案为：65%．
某盐卤矿抽出的废液中含有大量的K+、Cl-、Br-，及少量的Ca2+、Mg2+、SO42-．某研究性学习小组拟取该废液来制取较纯净的氯化钾晶体及液溴（Br2），他们设计了如下流程：
现有可供选择的a、b试剂：饱和Na2CO3溶液、饱和K2CO3溶液、KOH溶液、BaCl2溶液、Ba（NO3）2溶液、H2O2、KMnO4（H+）溶液、稀HNO3．请根据以上流程，回答相关问题：
（1）试剂a应选______，该反应在酸性环境中完成，其离子方程式为______．
（2）操作①、②、③、④、⑤的名称依次为______（选填字母）．
A．萃取、过滤、分液、过滤、蒸发结晶 B．萃取、分液、分液、过滤、蒸发结晶
C．分液、萃取、过滤、过滤、蒸发结晶 D．萃取、分液、蒸馏、过滤、蒸发结晶
（3）操作⑤中用到的瓷质仪器名称是______．
（4）选出除去无色液体I中Ca2+、Mg2+、SO42-离子所需的试剂，按滴加顺序依次为______（填化学式）．
（5）调节pH的作用是______．
正确答案
解：（1）废液中含有Br-，要转化为Br2，要加入氧化剂，不能引入新的杂质，所以试剂a是H2O2；在酸性条件下，H2O2与Br-反应生成溴单质和水，其离子方程式为：H2O2+2Br-+2H+=Br2+2H2O，故答案为：H2O2；H2O2+2Br-+2H+=Br2+2H2O；
（2）加入CCl4的目的是萃取；紧接着萃取后的操作是将有机层与水层分开，叫做分液；从含有溴的CCl4溶液中分离得到CCl4和液溴的操作，是将两种相互混溶的液体进行分离的操作，叫做蒸馏；操作④完成后得到固体A和无色液体I，分离固体和液体的操作是过滤；操作⑤是从溶液中得到能溶解于水的氯化钾晶体，是蒸发结晶；所以操作①、②、③、④、⑤的名称依次为萃取、分液、蒸馏、过滤、蒸发结晶；故答案为：D；
（3）操作⑤是从溶液中得到能溶解于水的氯化钾晶体，是蒸发结晶，用蒸发皿，故答案为：蒸发皿；
（4）用KOH溶液与Ca2+、Mg2+反应生成Ca（OH）2、Mg（OH）2，除去Mg2+和大部分Ca2+，用BaCl2溶液与SO42-反应生成BaSO4而除去Ba2+，最后用饱和的K2CO3除去余下的少量Ca2+和后来加入的Ba2+，此处不能选用Na2CO3溶液，否则会引入新的Na+，K2CO3溶液不能加在BaCl2溶液前，否则会引入Ba2+；所以所需的试剂按滴加顺序依次为：
BaCl2、KOH、K2CO3；由于加入的KOH、K2CO3是过量的，所以要调节PH除去多余的OH-、CO32-；
故答案为：BaCl2、KOH、K2CO3；除去过量的OH-、CO32-．
解析
解：（1）废液中含有Br-，要转化为Br2，要加入氧化剂，不能引入新的杂质，所以试剂a是H2O2；在酸性条件下，H2O2与Br-反应生成溴单质和水，其离子方程式为：H2O2+2Br-+2H+=Br2+2H2O，故答案为：H2O2；H2O2+2Br-+2H+=Br2+2H2O；
（2）加入CCl4的目的是萃取；紧接着萃取后的操作是将有机层与水层分开，叫做分液；从含有溴的CCl4溶液中分离得到CCl4和液溴的操作，是将两种相互混溶的液体进行分离的操作，叫做蒸馏；操作④完成后得到固体A和无色液体I，分离固体和液体的操作是过滤；操作⑤是从溶液中得到能溶解于水的氯化钾晶体，是蒸发结晶；所以操作①、②、③、④、⑤的名称依次为萃取、分液、蒸馏、过滤、蒸发结晶；故答案为：D；
（3）操作⑤是从溶液中得到能溶解于水的氯化钾晶体，是蒸发结晶，用蒸发皿，故答案为：蒸发皿；
（4）用KOH溶液与Ca2+、Mg2+反应生成Ca（OH）2、Mg（OH）2，除去Mg2+和大部分Ca2+，用BaCl2溶液与SO42-反应生成BaSO4而除去Ba2+，最后用饱和的K2CO3除去余下的少量Ca2+和后来加入的Ba2+，此处不能选用Na2CO3溶液，否则会引入新的Na+，K2CO3溶液不能加在BaCl2溶液前，否则会引入Ba2+；所以所需的试剂按滴加顺序依次为：
BaCl2、KOH、K2CO3；由于加入的KOH、K2CO3是过量的，所以要调节PH除去多余的OH-、CO32-；
故答案为：BaCl2、KOH、K2CO3；除去过量的OH-、CO32-．
（1）为了节约原料，硫酸和硝酸的物质的量之比最佳为______
为了吸收该反应中产生的尾气，请选择下列中合适的装置______．
（2）为符合绿色化学的要求，某研究性学习小组进行如下设计：第一组：空气为氧化剂法
方案1：以空气为氧化剂．将铜粉在仪器X中反复灼烧，使铜与空气充分反应生成氧化铜，再将氧化铜与稀硫酸反应．
方案2：将空气或氧气直接通入到铜粉与稀硫酸的混合物中，发现在常温下几乎不反应．向反应液中加少量FeSO4，即发生反应，生成硫酸铜．反应完全后，加入物质甲调节pH，铁元素全部沉淀（一般认为铁离子的浓度下降到10-5 mol•L-1，就认为沉淀完全．已知：Ksp[Fe（（OH）3]≈10-38），然后过滤、浓缩、结晶．
请回答下列问题：
①方案1中的仪器X名称是______．
②方案2为了使铁离子全部沉淀，应调节pH至少为______．
③方案2中甲物质可选用的是______．
A．CaO B．NaOH C．CuCO3 D．Cu2（OH）2CO3 E．Fe2（SO4）3
④方案2中加入少量FeSO4可加速铜的氧化，用离子方程式解释其原因______
第二组：过氧化氢为氧化剂法
将3.2g铜丝放到45mL 1.5mol•L-1的稀硫酸中，控温在50℃加入18mL 10%的H2O2反应0.5h，升温到60℃，持续反应1h后，过滤、蒸发浓缩、减压抽滤等，用少量95%的酒精淋洗后晾干，得CuSO4•5H2O 10.5g．
请回答下列问题：
⑤反应时温度控制在50～60℃不宜过高的原因是______．
⑥本实验CuSO4•5H2O的产率为______．
正确答案
解：（1）验室用铜制取硫酸铜，将适量硝酸分多次加入到铜粉与稀硫酸的混合物中，加热使之反应完全，反应的离子方程式为：3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O，依据离子反应实质，氢离子是硝酸和硫酸共同提供，氢离子分析可知最佳比为6：2，所以硫酸和硝酸物质的量之比最佳为3：2；吸收该反应中产生的尾气氮的氧化物需要通入氧气混合后通入氢氧化钠溶液被完全吸收；
A．一氧化氮不能被氢氧化钠吸收，故A错误；
B．空气和一氧化氮通入氢氧化钠溶液可以被吸收，故B正确；
C．空气未通入氢氧化钠溶液，一氧化氮不能在溶液中和氧气反应被氢氧化钠吸收，故C错误；
D．气体都未通入氢氧化钠溶液中，不能被吸收，故D错误；
故答案为：3：2；B；
（2）①固体在空气中灼烧需要高温应在坩埚内完成，则仪器X为坩埚，故答案为：坩埚；
②Ksp[Fe（（OH）3]≈10-38 ，依据沉淀溶解平衡可知，c（Fe3+）×c3（OH-）=10-38，一般认为铁离子的浓度下降到10-5mol•L-1，c（OH-）=10-11mol/L，c（H+）=10-3mol/L，溶液的pH=3，
故答案为：3；
③除杂的原则，保证不引入杂质，加入氧化铜或碱式碳酸铜都能能和酸反应提高溶液PH，但不引进新的杂质，加入CaO、NaOH、Fe2（SO4）3会引入新的杂质离子，得不到纯净的硫酸铜晶体，
故答案为：CD；
④反应中加入少量FeSO4可加速铜的氧化，亚铁离子酸性溶液中被空气中的氧气氧化为铁离子，铁离子溶解铜生成硫酸铁和硫酸铜，反应的两种方程式为：4Fe2++O2+4H+═4Fe3++2H2O； 2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+，
故答案为：4Fe2++O2+4H+═4Fe3++2H2O，2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+；
⑤过氧化氢不稳定，温度过高易分解生成水和氧气，为了防止双氧水分解，反应时温度控制在50～60℃，故答案为：防止双氧水分解；
⑥设3.2g铜生成五水硫酸铜的质量为xg，根据铜原子守恒得铜和五水硫酸铜的关系式为：
Cu→CuSO4•5H2O
64g 250g
3.2g xg
则：x=12.5，
理论上生成CuSO4•5H2O 12.5克，故产率为：
故答案为：84%．
解析
解：（1）验室用铜制取硫酸铜，将适量硝酸分多次加入到铜粉与稀硫酸的混合物中，加热使之反应完全，反应的离子方程式为：3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O，依据离子反应实质，氢离子是硝酸和硫酸共同提供，氢离子分析可知最佳比为6：2，所以硫酸和硝酸物质的量之比最佳为3：2；吸收该反应中产生的尾气氮的氧化物需要通入氧气混合后通入氢氧化钠溶液被完全吸收；
A．一氧化氮不能被氢氧化钠吸收，故A错误；
B．空气和一氧化氮通入氢氧化钠溶液可以被吸收，故B正确；
C．空气未通入氢氧化钠溶液，一氧化氮不能在溶液中和氧气反应被氢氧化钠吸收，故C错误；
D．气体都未通入氢氧化钠溶液中，不能被吸收，故D错误；
故答案为：3：2；B；
（2）①固体在空气中灼烧需要高温应在坩埚内完成，则仪器X为坩埚，故答案为：坩埚；
②Ksp[Fe（（OH）3]≈10-38 ，依据沉淀溶解平衡可知，c（Fe3+）×c3（OH-）=10-38，一般认为铁离子的浓度下降到10-5mol•L-1，c（OH-）=10-11mol/L，c（H+）=10-3mol/L，溶液的pH=3，
故答案为：3；
③除杂的原则，保证不引入杂质，加入氧化铜或碱式碳酸铜都能能和酸反应提高溶液PH，但不引进新的杂质，加入CaO、NaOH、Fe2（SO4）3会引入新的杂质离子，得不到纯净的硫酸铜晶体，
故答案为：CD；
④反应中加入少量FeSO4可加速铜的氧化，亚铁离子酸性溶液中被空气中的氧气氧化为铁离子，铁离子溶解铜生成硫酸铁和硫酸铜，反应的两种方程式为：4Fe2++O2+4H+═4Fe3++2H2O； 2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+，
故答案为：4Fe2++O2+4H+═4Fe3++2H2O，2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+；
⑤过氧化氢不稳定，温度过高易分解生成水和氧气，为了防止双氧水分解，反应时温度控制在50～60℃，故答案为：防止双氧水分解；
⑥设3.2g铜生成五水硫酸铜的质量为xg，根据铜原子守恒得铜和五水硫酸铜的关系式为：
Cu→CuSO4•5H2O
64g 250g
3.2g xg
则：x=12.5，
理论上生成CuSO4•5H2O 12.5克，故产率为：
故答案为：84%．
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