Question

【題目】謝弗勒爾鹽（Cu2SO3·CuSO3·2H2O)是一種不溶于水、酸和乙醇的固體，100℃時發生分解。可由CuSO4·5H2O和SO2等為原料制備，實驗裝罝如下圖所示：

(1)裝置A在常溫下制取SO2時，用70%硫酸而不用稀硫酸和98%濃硫酸，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。檢驗己洗滌完全的方法是________________。

(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，邊攪拌邊向其中滴入______溶液，加入適最純凈的________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CuSO4·5H2O。

[已知：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)]

Answer 1

【答案】 二氧化硫在稀硫酸中的溶解度太大；濃硫酸中H+濃度小，不適宜制備二氧化硫 3Cu2++3SO2+6H2O= Cu2SO3·CuSO3·2H2O+8H++SO42- 做安全瓶，防止倒吸 取少量最后一次的過濾液于試管中，向其中滴加鹽酸酸化的BaCl2溶液，若不產生白色沉淀，則表明己洗滌完全 H2O2 CuO[或 Cu(OH)2 或 CuCO3或 Cu2(OH)2 CO3]

【解析】裝置A是濃硫酸和亞硫酸鈉制備二氧化硫，在60℃～80℃條件下，與硫酸銅溶液在裝置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，防止污染空氣。

(1)二氧化硫易溶于水，在稀硫酸中的溶解度太大；而濃硫酸中H+濃度太小，不適宜制備二氧化硫；70%硫酸含水量少，且能吸水，有利于二氧化硫的溢出，故答案為：二氧化硫在稀硫酸中的溶解度太大；濃硫酸中H+濃度小，不適宜制備二氧化硫；

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

(3)二氧化硫易溶于水，裝置C可以防倒吸；故答案為：做安全瓶，防止倒吸；

(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，則表明沉淀已洗滌完全，故答案為：取少量最后一次的過濾液于試管中，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；

(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或 CuCO3或 Cu2(OH)2 CO3]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，故答案為：H2O2；CuO[或Cu(OH)2或 CuCO3或 Cu2(OH)2 CO3]。