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高中 | 配合物理论题目答案及解析如下,仅供参考!
选修三
第二章 分子结构与性质
第二节 分子的立体结构
配合物理论
硫酸四氨合铜晶体$\rm [Cu(NH_{3})_{4}SO_{4}·H_{2}O]$常用作杀虫剂,媒染剂,常温下可溶于水,难溶于$\rm 95\%$乙醇,受热易分解。某化学兴趣小组制备该晶体并测定其纯度,过程如下:
Ⅰ.晶体制备:下图为晶体制取装置$\rm ($加热及夹持仪器省略$\rm )$。

实验步骤如下:
$\rm i$.连接装置,检验装置气密性后,加入药品。
$\rm ii$.向$\rm e$中滴加$\rm H_{2}O_{2}$溶液,等$\rm Cu$全部溶解后,打开$b$的活塞,反应产生氨气,一段时间后,$\rm e$中产生蓝色沉淀。
$\rm iii$.继续向$\rm e$中通入氨气,三颈烧瓶中蓝色沉淀全部溶解,溶液呈现深蓝色时,关闭$b$的活塞。
$\rm iv$.向$\rm e$中加入……,干燥,得到深蓝色晶体$\rm Cu(NH_{3})_{4}SO_{4}·H_{2}O$。
回答下列问题:
$\rm a$中固体名称为 。
氧化钙,氢氧化钠,碱石灰$\\rm ($任写一种$\\rm )$
"]]装置$\rm a$中生成氨气,是利用氧化钙或氢氧化钠或碱石灰与浓氨水接触后,它们与水反应放热使浓氨水释放出氨气。
故答案为:氧化钙或氢氧化钠或碱石灰(任写一种)。
向$\rm e$中滴加$\rm H_{2}O_{2}$溶液,铜片溶解时反应的离子方程式为 。
$\\rm Cu+H_{2}O_{2}+2H^{+}=Cu^{2+}+2H_{2}O$
"]]$\rm e$中过氧化氢在酸性条件下将铜氧化生成硫酸铜,反应的离子方程式为:$\text{Cu+}{{\text{H}}_{\text{2}}}{{\text{O}}_{\text{2}}}\text{+2}{{\text{H}}^{+}}\text{=C}{{\text{u}}^{\text{2+}}}\text{+2}{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}$。
操作ⅳ中省略的实验内容为 。
适量$\\rm 95\\%$乙醇,析出晶体,过滤、洗涤
"]]由题干可知硫酸四氨合铜晶体常温下难溶于乙醇,操作$\rm iv$中获得晶体的操作为:向$\rm e$中加入适量$\rm 95\%$乙醇,析出晶体,过滤、洗涤、干燥。
写出硫酸四氨合铜晶体中阳离子的结构式: 。
或
根据晶体的结构,四氨合铜离子的空间构型为平面正方形,即$\text{C}{{\text{u}}^{\text{2+}}}$位于正方形中心,$\text{N}{{\text{H}}_{\text{3}}}$分子位于正方形的四个顶点,其中的$\rm N$原子朝向$\text{C}{{\text{u}}^{\text{2+}}}$,即
或
。
Ⅱ.蒸馏法测定纯度:利用如图所示装置处理样品,然后滴定测量。

仪器清洗后$\rm g$中加如$ V_{1}{\rm \;mL}\;c_{1}\;\rm mol/L\;HCl$溶液。将$a\;\rm g$硫酸四氨合铜晶体样品配成的溶液由$\rm d$注入$\rm e$,随后注入氢氧化钠溶液,用蒸馏水冲洗$\rm d$,关闭$\rm k_{3}$,$\rm d$中保留少量水。打开$\rm k_{1}$,加热$\rm b$,使水蒸气进入$\rm e$。$30$分钟后,停止蒸馏。在装置$\rm g$中加$\rm 2$滴酸碱指示剂,用$c_{2}\;\rm mol/L\;\rm NaOH$溶液进行滴定。平行测定三次,平均消耗标准$\rm NaOH$溶液体积$V_{2}\;\rm mL$。
水蒸气发生装置中$\rm a$的作用是 。
安全管(或平衡气压,避免$\\rm b$中压强过大)
"]]玻璃管$\rm a$与大气相通,能平衡气压,避免$\rm b$中压强过大,作安全管。
$\rm e$采用中空双层玻璃瓶的作用是 。
保温作用,使氨完全蒸出
"]]$\rm e$中反应是利用水蒸气将硫酸四氨合铜分解出氨气进入$\rm g$中吸收,为了保证硫酸四氨合铜的分解及蒸发出去,需要维持足够的温度,所以空双层玻璃瓶起到保温的作用。
此样品的纯度为 $\rm ($写出计算式$\rm )$。
$\\dfrac{{246}\\left( {{{V}}_{{1}}}{{{c}}_{{1}}}-{{{V}}_{{2}}}{{{c}}_{{2}}} \\right)\\times {1}{{{0}}^{{-3}}}}{{4a}}\\times {100 }\\%$
"]]根据实验操作,四氨合铜晶体产生的氨气被盐酸吸收,多余的盐酸用氢氧化钠中和,根据质量守恒可得:氢氧化钠与盐酸反应关系为:$\rm {NaOH}\sim {HCl}$,计算氢氧化钠消耗的盐酸为:${n}{{\left( \rm {HCl} \right)}_{{a}}}={{{c}}_{{2}}}{\rm \;mol}\cdot {{\rm {L}}^{{-1}}}\times {{{V}}_{2}}\times {1}{{{0}}^{{-3}}}{\rm \;L}={{{V}}_{2}}{{{c}}_{{2}}}\times {1}{{{0}}^{{-3}}}\rm \;{mol}$,则与氨气反应的$\rm {HCl}$的物质的量为${n}{{\left(\rm {HCl} \right)}_{{b}}}={{{c}}_{{1}}}{\rm \;mol}\cdot {{\rm {L}}^{{-1}}}\cdot {{{V}}_{{1}}}\times {1}{{{0}}^{{-3}}}{\rm \;L}-n {{\left( \rm {HCl} \right)}_{{a}}}=\left( {{{V}}_{{1}}}{{{c}}_{{1}}}-{{{V}}_{{2}}}{{{c}}_{{2}}} \right)\times {1}{{{0}}^{{-3}}}\rm \;{mol}$,根据关系式$\rm {4HCl}\sim {4N}{{{H}}_{3}}\sim \left[ {Cu}{{\left( {N}{{{H}}_{3}} \right)}_{4}} \right]{S}{{{O}}_{4}}\sim \left[ {Cu}{{\left( {N}{{{H}}_{3}} \right)}_{4}} \right]{S}{{{O}}_{4}}\cdot {{{H}}_{2}}{O}$,则$\rm \left[ {Cu}{{\left( {N}{{{H}}_{{3}}} \right)}_{{4}}}{S}{{{O}}_{{4}}}\cdot {{{H}}_{{2}}}{O} \right]$的物质的量为${n}\left[\rm {Cu}{{\left( \rm {N}{{{H}}_{{3}}} \right)}_{{4}}}{\rm S}{{{\rm O}}_{{4}}}\cdot {{\rm {H}}_{{2}}}{O} \right]=\dfrac{{n}{{\left(\rm {HCl} \right)}_{{b}}}}{{4}}=\dfrac{\left( {{{V}}_{{1}}}{{{c}}_{{1}}}-{{{V}}_{{2}}}{{{c}}_{{2}}} \right)\times {1}{{{0}}^{{-3}}}\rm \;{mol}}{4}$,故晶体的纯度为:$\dfrac{\dfrac{\left( {{{V}}_{{1}}}{{{c}}_{{1}}}-{{{V}}_{{2}}}{{{c}}_{{2}}} \right)\times {1}{{{0}}^{{-3}}}{\rm \;mol}}{{4}}\times {246\;\rm g}\cdot {\rm mo}{{\rm {l}}^{{-1}}}}{{a\rm \;g}}\times {100 }\%=\dfrac{{246}\left( {{{V}}_{{1}}}{{{c}}_{{1}}}-{{{V}}_{{2}}}{{{c}}_{{2}}} \right)\times {1}{{{0}}^{{-3}}}}{{4a}}\times {100 }\%$。
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