二草酸合铜(Ⅱ)酸钾( K _ 2 [ C u ( C _…——2022 高考化学第 9 题答案解析

2022_全国乙卷

2022 全国 第 9 题 解答题 区分题
2022_全国乙卷

9. 二草酸合铜(Ⅱ)酸钾( $\mathrm { K } _ { 2 } [ \mathrm { C u } ( \mathrm { C } _ { 2 } \mathrm { O } _ { 4 } ) _ { 2 } ] \mathrm { \cdot }$ )可用于无机合成、功能材料制备。实验室制备二草酸合铜(Ⅱ)酸钾可采用如下步骤:

Ⅰ.取已知浓度的 $\mathrm { C u S O _ { 4 } }$ 溶液,搅拌下滴加足量NaOH 溶液,产生浅蓝色沉淀。加热,沉淀转变成黑色, 过滤。

Ⅱ.向草酸 $\mathrm { ~ H } _ { 2 } \mathrm { C } _ { 2 } \mathrm { O } _ { 4 } )$ 溶液中加入适量 ${ \mathrm { K } } _ { 2 } { \mathrm { C O } } _ { 3 }$ 固体,制得 ${ \mathrm { K H C } } _ { 2 } { \mathrm { O } } _ { 4 }$ 和 ${ \mathrm { K } } _ { 2 } { \mathrm { C } } _ { 2 } { \mathrm { O } } _ { 4 }$ 混合溶液。

Ⅲ.将Ⅱ的混合溶液加热至 $8 0 { - } 8 5 ^ { \circ } \mathrm { C }$ ,加入Ⅰ中的黑色沉淀。全部溶解后,趁热过滤。

Ⅳ.将Ⅲ的滤液用蒸汽浴加热浓缩,经一系列操作后,干燥,得到二草酸合铜(Ⅱ)酸钾晶体,进行表征和分析。

回答下列问题:

①由 $\mathrm { C u S O } _ { 4 } \cdot 5 \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O }$ 配制Ⅰ中的 $\mathrm { C u S O _ { 4 } }$ 溶液,下列仪器中不需要的是 (填仪器名称)。

(2)长期存放的 $\mathrm { C u S O } _ { 4 } \cdot 5 \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O }$ 中,会出现少量白色固体,原因是

(3)Ⅰ中的黑色沉淀是 \_(写化学式)。

(4)Ⅱ中原料配比为 $\mathrm { n ( H } _ { 2 } \mathrm { C } _ { 2 } \mathrm { O } _ { 4 } ) { : } \mathrm { n ( K } _ { 2 } \mathrm { C O } _ { 3 } ) { = } 1 . 5 { : } 1$ ,写出反应的化学方程式

(5)Ⅱ中,为防止反应过于剧烈而引起喷溅,加入 ${ \mathrm { K } } _ { 2 } { \mathrm { C O } } _ { 3 }$ 应采取 的方法。

(6)Ⅲ中应采用 进行加热。

(7)Ⅳ中“一系列操作”包括

参考答案

(1) 分液漏斗和球形冷凝管 >; (2) $\mathrm { C u S O } _ { 4 } \cdot 5 \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O }$ 风化失去结晶水生成无水硫酸铜 >; (3) CuO; (4) $3 \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { C } _ { 2 } \mathrm { O } _ { 4 } + 2 \mathrm { K } _ { 2 } \mathrm { C O } _ { 3 } = 2 \mathrm { K H } \mathrm { C } _ { 2 } \mathrm { O } _ { 4 } + \mathrm { K } _ { 2 } \mathrm { C } _ { 2 } \mathrm { O } _ { 4 } + 2 \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } + 2 \mathrm { C O } _ { 2 } \uparrow$; (5) 分批加入并搅拌; (6) 水浴; (7) 冷却结晶、过滤、洗涤

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【答案】(1)分液漏斗和球形冷凝管

> ② $\mathrm { C u S O } _ { 4 } \cdot 5 \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O }$ 风化失去结晶水生成无水硫酸铜

> ③CuO ④ $3 \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { C } _ { 2 } \mathrm { O } _ { 4 } + 2 \mathrm { K } _ { 2 } \mathrm { C O } _ { 3 } = 2 \mathrm { K H } \mathrm { C } _ { 2 } \mathrm { O } _ { 4 } + \mathrm { K } _ { 2 } \mathrm { C } _ { 2 } \mathrm { O } _ { 4 } + 2 \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } + 2 \mathrm { C O } _ { 2 } \uparrow$

(5)分批加入并搅拌 (6)水浴

(7)冷却结晶、过滤、洗涤

【解析】

【分析】取已知浓度的 $\mathrm { C u S O _ { 4 } }$ 溶液,搅拌下滴加足量NaOH 溶液,产生浅蓝色沉淀氢氧化铜,加热,氢氧化铜分解生成黑色的氧化铜沉淀,过滤,向草酸( $\mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { C } _ { 2 } \mathrm { O } _ { 4 }$ )溶液中加入适量 ${ \mathrm { K } } _ { 2 } { \mathrm { C O } } _ { 3 }$ 固体,制得 ${ \mathrm { K H C } } _ { 2 } { \mathrm { O } } _ { 4 }$ 和 ${ \mathrm { K } } _ { 2 } { \mathrm { C } } _ { 2 } { \mathrm { O } } _ { 4 }$ 混合溶液,将 ${ \mathrm { K H C } } _ { 2 } { \mathrm { O } } _ { 4 }$ 和 ${ \mathrm { K } } _ { 2 } { \mathrm { C } } _ { 2 } { \mathrm { O } } _ { 4 }$ 混合溶液加热至 $8 0 { - } 8 5 ^ { \circ } \mathrm { C }$ ,加入氧化铜固体,全部溶解后,趁热过滤,将滤液用蒸汽浴加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,得到二草酸合铜(Ⅱ)酸钾晶体。

【小问 1 详解】

由 $\mathrm { C u S O } _ { 4 } \cdot 5 \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O }$ 固体配制硫酸铜溶液,需用天平称量一定质量的 $\mathrm { C u S O } _ { 4 } \cdot 5 \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O }$ 固体,将称量好的固体放入烧杯中,用量筒量取一定体积的水溶解 $\mathrm { C u S O } _ { 4 } \cdot 5 \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O }$ ,因此用不到的仪器有分液漏斗和球形冷凝管。

小问2详解】【

$\mathrm { C u S O } _ { 4 } \cdot 5 \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O }$ 含结晶水,长期放置会风化失去结晶水,生成无水硫酸铜,无水硫酸铜为白色固体。

【小问 3 详解】

硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液反应生成蓝色的氢氧化铜沉淀,加热,氢氧化铜分解生成黑色的氧化铜沉淀。【小问4详解】

草酸和碳酸钾以物质的量之比为1.5:1发生非氧化还原反应生成 $\mathrm { K H C } _ { 2 } \mathrm { O } _ { 4 } \mathrm { ~ , ~ } \mathrm { K } _ { 2 } \mathrm { C } _ { 2 } \mathrm { O } _ { 4 } \mathrm { ~ , ~ } \mathrm { C O } _ { 2 }$ 和水,依据原子守恒可知,反应的化学方程式为: $3 \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { C } _ { 2 } \mathrm { O } _ { 4 } + 2 \mathrm { K } _ { 2 } \mathrm { C O } _ { 3 } = 2 \mathrm { K H } \mathrm { C } _ { 2 } \mathrm { O } _ { 4 } + \mathrm { K } _ { 2 } \mathrm { C } _ { 2 } \mathrm { O } _ { 4 } + 2 \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } + 2 \mathrm { C O } _ { 2 } \uparrow$ o

【小问5详解】

为防止草酸和碳酸钾反应时反应剧烈,造成液体喷溅,可减缓反应速率,将碳酸钾进行分批加入并搅拌。

【小问 6 详解】

Ⅲ中将混合溶液加热至 $8 0 { - } 8 5 ^ { \circ } \mathrm { C }$ ,应采取水浴加热,使液体受热均匀。

【小问 7 详解】

从溶液获得晶体的一般方法为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,因此将Ⅲ的滤液用蒸汽浴加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,得到二草酸合铜(Ⅱ)酸钾晶体。

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