工业上用Cu(NH3)4SO4和氨水的混合液浸取废铜矿渣中的单质铜,得到[Cu(NH3)2]2SO4.某小组同学欲通过实验探究其原理。
【查阅资料】i.[Cu(NH3)4]2+呈深蓝色,[Cu(NH3)4]2+⇌Cu2++4NH3;受热易分解,放出氨气。
ii.Cu+在水溶液中不稳定,Cu(I)在溶液中只能以[Cu(NH3)2]+等络合离子的形式稳定存在;[Cu(NH3)2]+无色,易被氧气氧化为[Cu(NH3)4]2+。
【实验1】制备Cu(NH3)4SO4。
向盛有2mL 0.1mol/L CuSO4溶液的试管中滴加2mL 1mol/L氨水,观察到溶液中立即出现浅蓝色沉淀;随后沉淀逐渐溶解,得到深蓝色溶液。经分离得到Cu(NH3)4SO4晶体。
(1)资料表明,向CuSO4溶液中滴加氨水,可能会生成浅蓝色Cu2(OH)2SO4沉淀。
①该小组同学取实验1中浅蓝色沉淀,洗涤后,先加入过量稀盐酸,再加入BaCl2溶液,观察到有白色沉淀产生先加入过量稀盐酸,再加入BaCl2溶液,观察到有白色沉淀产生(补全实验操作和现象),证明沉淀中含有SO2-4。
②补全实验1中生成Cu2(OH)2SO4沉淀的离子方程式:2Cu2++2NH3•H2O2NH3•H2O+SO2-4═Cu2(OH)2SO4↓+2NH+42NH+4。
(2)甲同学设计实验证明深蓝色溶液中含Cu(NH3)4SO4:加热深蓝色溶液并检验逸出气体为氨气。你认为此方案 不可行不可行(填“可行”或“不可行”),理由是 实验1中氨水过量,过量的氨水受热分解也会产生氨气实验1中氨水过量,过量的氨水受热分解也会产生氨气。
【实验2】探究用Cu(NH3)4SO4和氨水的混合液浸取单质铜得到[Cu(NH3)2]2SO4的原理。
SO
2
-
4
SO
2
-
4
NH
+
4
NH
+
4
编号 | 实验装置及部分操作 | 烧杯中溶液 | 实验现象 |
2-1 | ![]() 实验开始,先读取电压表示数,后迅速将其换成电流表,继续实验,10 min内记录甲烧杯中现象 |
甲:0.05mol/LNa2SO4 乙:0.05mol/LCu(NH3)4SO4 |
电压表指针迅速偏转至0.1V;甲中溶液无明显变化 |
2-2 | 甲:0.05mol/LNa2SO4 乙:0.05mol/LCuSO4 |
电压表指针迅速偏转至0.3V;甲中溶液无明显变化 | |
2-3 | 甲:0.1mol/LNa2SO4与1mol/L氨水等体积混合 乙:溶液A |
电压表指针迅速偏转至0.35V;甲中溶液无明显变化 | |
2-4 | 甲:0.1mol/LNa2SO4与1mol/L氨水等体积混合 乙:0.05mol/LCuSO4 |
电压表指针迅速偏转至0.65V;几分钟后,甲烧杯溶液逐渐由无色变蓝色 |
(3)溶液A为
0.05mol/LCu(NH3)4SO4溶液
0.05mol/LCu(NH3)4SO4溶液
。(4)对比实验2-1和2-2,可以得到结论是
相同条件下,Cu(NH3)4SO4的氧化性弱于CuSO4
相同条件下,Cu(NH3)4SO4的氧化性弱于CuSO4
。(5)实验2-4中,甲烧杯中溶液由无色变为蓝色的原因是
Cu-e-+2NH3=[Cu(NH3)2]+,[Cu(NH3)2]+被空气中的氧气氧化为蓝色[Cu(NH3)4]2+
Cu-e-+2NH3=[Cu(NH3)2]+,[Cu(NH3)2]+被空气中的氧气氧化为蓝色[Cu(NH3)4]2+
。(6)依据上述实验,分析用Cu(NH3)4SO4和氨水的混合液浸取单质铜的原理:
[Cu(NH3)4]2+将Cu氧化为[Cu(NH3)2]+,氨水对浸取单质铜的反应有促进作用
[Cu(NH3)4]2+将Cu氧化为[Cu(NH3)2]+,氨水对浸取单质铜的反应有促进作用
。【答案】先加入过量稀盐酸,再加入BaCl2溶液,观察到有白色沉淀产生;2NH3•H2O;2;不可行;实验1中氨水过量,过量的氨水受热分解也会产生氨气;0.05mol/LCu(NH3)4SO4溶液;相同条件下,Cu(NH3)4SO4的氧化性弱于CuSO4;Cu-e-+2NH3=[Cu(NH3)2]+,[Cu(NH3)2]+被空气中的氧气氧化为蓝色[Cu(NH3)4]2+;[Cu(NH3)4]2+将Cu氧化为[Cu(NH3)2]+,氨水对浸取单质铜的反应有促进作用
NH
+
4
【解答】
【点评】
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