《2025年学霸高考黑题化学人教版》

某兴趣小组利用废铜屑（主要成分为Cu，还含有少量Fe、Fe₂O₃）制备助燃剂——六水合高氯酸铜[Cu(ClO₄)₂·6H₂O]，相关的流程如下：

已知：Cu(ClO₄)₂·6H₂O易溶于水，微溶于乙醇，120℃时分解。
(1)步骤Ⅰ，H₂O₂浓度对反应速率有影响。通过如图所示装置将少量稀H₂O₂溶液浓缩，仪器A的名称是，毛细管的作用是平衡气压和，外接真空泵的原因是。

(2)步骤Ⅲ，反应温度控制不超过80℃的原因是。
(3)下列说法正确的是BCD(填字母)。
A. 步骤Ⅰ，H₂O₂的作用仅是将Fe²⁺氧化为Fe³⁺
B. 步骤Ⅱ，滤渣的主要成分为Fe(OH)₃
C. 步骤Ⅲ，为了提高Cu²⁺的转化率，n(NaHCO₃):n(Cu²⁺)＞2:1
D. 步骤Ⅳ，沉淀可以先用蒸馏水洗涤，再用无水乙醇洗涤
(4)通过步骤Ⅴ和一系列操作可得到Cu(ClO₄)₂·6H₂O。从下列选项中选择最佳操作并排序：Cu₂(OH)₂CO₃→(b)→(f)→d→(c)→(e)→g→Cu(ClO₄)₂·6H₂O
a. 向浓HClO₄一次性加入Cu₂(OH)₂CO₃
b. 向浓HClO₄分几次加入Cu₂(OH)₂CO₃
c. 冷却结晶，蒸发皿底部出现大量晶体
d. 继续蒸发至有晶膜出现
e. 刮下残留在蒸发皿底部的晶体，加水溶解重新蒸发再冷却
f. 在通风橱中蒸发溶液至不再产生酸雾
g. 将固体置于60℃的烘箱中干燥2小时
(5)用“恒电流电解法”测定Cu(ClO₄)₂·6H₂O样品中Cu的含量，步骤如下：

①样品中Cu元素的质量分数是$\frac{25c+100(m₂ - m₁)}{m₀}$%(用含m₀、m₁、m₂、c的式子表示)。
②若铂网阴极用酒精灯小火进行长时间烘干，样品中Cu元素的质量分数偏大(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。

答案：
(1)直形冷凝管 防止溶液暴沸 减压或抽气，降低水的沸点，减少H₂O₂分解
(2)温度过高，NaHCO₃或Cu₂(OH)₂CO₃受热分解
(3)BCD
(4)b f c e
(5)①$\frac{25c+100(m₂ - m₁)}{m₀}$ ②偏大
解题思路
废铜屑(主要成分为Cu，还含有少量Fe、Fe₂O₃)，加入稀硫酸浸取，Fe、Fe₂O₃与稀硫酸反应，铜单质不与硫酸反应，加入双氧水将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，同时铜单质与双氧水在酸性条件下反应生成铜离子，所得溶液含有Cu²⁺、Fe³⁺的溶液，调节溶液pH，将Fe³⁺转化为Fe(OH)₃沉淀除去，再加入NaHCO₃过滤后得到主要含有Cu₂(OH)₂CO₃的滤渣，再加入浓HClO₄，得到Cu(ClO₄)₂溶液，再经过一系列操作，最终得到Cu(ClO₄)₂·6H₂O。
解析：
(1)H₂O₂受热易分解，浓缩时需要减压蒸馏，馏出物为H₂O，毛细管提供汽化中心，防止液体暴沸。
(2)NaHCO₃中HCO₃⁻易水解，且NaHCO₃、Cu₂(OH)₂CO₃受热也不稳定。
(3)步骤I，H₂O₂的作用除了是将Fe²⁺氧化为Fe³⁺外，还将Cu氧化为Cu²⁺，A错误；步骤II，通过调节pH将Fe³⁺转为Fe(OH)₃，B正确；步骤III，根据方程式4NaHCO₃+2CuSO₄══Cu₂(OH)₂CO₃↓+2Na₂SO₄+3CO₂↑+H₂O，加入过量的NaHCO₃，可提高Cu²⁺的转化率，C正确；步骤IV，Cu₂(OH)₂CO₃沉淀难溶于水，可以先用蒸馏水洗涤，再用无水乙醇洗涤除去沉淀表面的水分，D正确。
(4)Cu₂(OH)₂CO₃与浓HClO₄反应放热，应向浓HClO₄分几次加入Cu₂(OH)₂CO₃，在通风橱中蒸发溶液至不再产生酸雾，继续蒸发至有晶膜出现，冷却结晶，蒸发皿底部出现大量晶体，刮下残留在蒸发皿底部的晶体，加水溶解重新蒸发再冷却，将固体置于60℃的烘箱中干燥2小时，得到Cu(ClO₄)₂·6H₂O，故顺序是：b→f→c→e→Cu(ClO₄)₂·6H₂O。
(5)①由实验原理可知，m(Cu)=铂网阴极析出的铜+电解残液中的铜，即样品中m(Cu)=(m₂ - m₁)g+250×10⁻³L×c g·L⁻¹，样品中Cu元素的质量分数是$\frac{[(m₂ - m₁)+250×10⁻³×c]g}{m₀ g}$×100% = $\frac{25c+100(m₂ - m₁)}{m₀}$%；②若铂网阴极用酒精灯小火进行长时间烘干，导致铜片被氧化，Cu的质量增加，测得样品中Cu元素的质量分数偏大。