Question

【題目】堿式碳酸銅可用于生產(chǎn)木材防腐劑等。工業(yè)上常在含有硫酸銅的廢水中加入碳酸鈉溶液，得到堿式碳酸銅沉淀。

（1）產(chǎn)品生產(chǎn)中加入Na2CO3溶液時，反應液pH對產(chǎn)品中SO42－的含量以及反應液中Cu2＋沉淀效率的影響如圖所示，沉淀時溶液pH最好控制在_________左右。

（2）實驗探究

Ⅰ.驗證堿式碳酸銅的分解產(chǎn)物，可選裝置如圖所示。

甲同學將裝置按BCA的順序組合進行實驗，裝置A中盛放的試劑的作用是___________，裝置C中的現(xiàn)象為___________。裝置C、A順序不能顛倒的原因是___________。

實驗結束，B裝置中粉末完全變黑。關于黑色物質的成分，有人認為可能有碳，請從物質的物理性質和元素守恒角度說明此猜想的依據(jù)是_____________。

乙同學為確認該黑色粉末是氧化銅而不是碳粉，設計如下實驗，請完成下表：

實驗步驟	觀察到的現(xiàn)象	獲得結論	反應的化學方程式
取少量黑色粉末于試管中，向其中加入足量的稀硫酸，振蕩	_______	黑色粉末均為氧化銅	_______

Ⅱ.丙同學探究CO還原CuO所得固體產(chǎn)物的成分，實驗裝置如下圖：

資料：CO還原CuO的實驗過程中，固體產(chǎn)物可能有Cu2O（紅色固體）、Cu。

反應前	反應后
玻璃管和內(nèi)盛氧化銅 粉末的總質量為62.0 g	玻璃管和內(nèi)盛紅色 粉末的總質量為61.7 g
玻璃管的質量為60.0 g

（1）打開K，緩緩通入CO氣體，一段時間后加熱。當黑色固體全部變紅后停止加熱，繼續(xù)通入CO氣體直至玻璃管冷卻。

①由實驗數(shù)據(jù)計算可知，CuO中銅元素的質量為_________g，紅色固體粉末成分為_________。

②下列有關該實驗的說法正確的是_____________。

A．先通入一會CO再加熱是為了排凈裝置中的空氣

B．實驗結束必須先將玻璃管與虛線框內(nèi)的裝置分開，防止溶液倒吸

C．裝置圖中虛線框內(nèi)的裝置既能吸收二氧化碳，又能收集一氧化碳

D．排入到燒杯中的溶液可能顯堿性，也可能顯中性

Ⅲ.工業(yè)上所制得的堿式碳酸銅種類較多，其組成表示為：xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O。為測定某種產(chǎn)品的組成，丁同學設計的實驗方案中有如下步驟：①稱取12.0 g的樣品；②高溫分解；③測出生成CO2的質量為2.2 g；④測出生成水蒸氣的質量為1.8 g。請根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，計算確定該堿式碳酸銅的化學式。寫出計算過程。_______

Answer 1

【答案】 8.5 檢驗二氧化碳氣體 白色固體變?yōu)樗{色 A中澄清石灰水中的水會對產(chǎn)物中水的檢驗有干擾 碳為黑色且反應物中有碳元素 現(xiàn)象：固體全部溶解，溶液變?yōu)樗{色 方程式：略 1.6g Cu2O和Cu ABCD 反應后生成的CuO的質量為12.0g- 2.2g -1.8g=8.0g

（x+y）CuO ~ x CO2 ~ (y+z) H2O

80(x+y ) 44x 18(y+z)

8.0g 2.2g 1.8g

80(x+y)/8.0g = 44x/ 2.2g = 18(y+z)/ 1.8g

x = y = z

堿式碳酸銅的化學式為：CuCO3·Cu(OH)2·H2O

【解析】根據(jù)所學知識和題中信息知，工業(yè)上常在含有硫酸銅的廢水中加入碳酸鈉溶液，得到堿式碳酸銅沉淀。（1）產(chǎn)品生產(chǎn)中加入Na2CO3溶液時，反應液pH對產(chǎn)品中SO42－的含量以及反應液中Cu2＋沉淀效率的影響如圖所示，沉淀時溶液pH最好控制在8.5 左右。（2）實驗探究∶Ⅰ.驗證堿式碳酸銅的分解產(chǎn)物。甲同學將裝置按BCA的順序組合進行實驗，裝置A中盛放的試劑的作用是檢驗二氧化碳氣體；裝置C中的現(xiàn)象為白色固體變?yōu)樗{色。裝置C、A順序不能顛倒的原因是A中澄清石灰水中的水會對產(chǎn)物中水的檢驗有干擾。實驗結束，B裝置中粉末完全變黑。關于黑色物質的成分，有人認為可能有碳，請從物質的物理性質和元素守恒角度說明此猜想的依據(jù)是碳為黑色且反應物中有碳元素。乙同學為確認該黑色粉末是氧化銅而不是碳粉∶

實驗步驟	觀察到的現(xiàn)象	獲得結論	反應的化學方程式
取少量黑色粉末于試管中，向其中加入足量的稀硫酸，振蕩	固體全部溶解，溶液變?yōu)樗{色。	黑色粉末均為氧化銅。	CuO＋H2SO4 ＝H2O＋CuSO4

Ⅱ.丙同學探究CO還原CuO所得固體產(chǎn)物的成分∶資料：CO還原CuO的實驗過程中，固體產(chǎn)物可能有Cu2O（紅色固體）、Cu。（1）打開K，緩緩通入CO氣體，一段時間后加熱。當黑色固體全部變紅后停止加熱，繼續(xù)通入CO氣體直至玻璃管冷卻。 ①由實驗數(shù)據(jù)計算可知，CuO中銅元素的質量為g，紅色固體粉末成分為∶ CuO ＝ ,x＝1.6g。紅色固體粉末成分為Cu2O和Cu 。②A．先通入一會CO再加熱是為了排凈裝置中的空氣。故A正確。B．實驗結束必須先將玻璃管與虛線框內(nèi)的裝置分開，防止溶液倒吸。故B正確。C．裝置圖中虛線框內(nèi)的裝置既能吸收二氧化碳，又能收集一氧化碳。故C正確。D．排入到燒杯中的溶液可能顯堿性，也可能顯中性。故D正確。Ⅲ.工業(yè)上所制得的堿式碳酸銅種類較多，其組成表示為：xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O。反應后生成的CuO的質量為12.0g- 2.2g -1.8g=8.0g。

（x+y）CuO → x CO2 →(y+z) H2O

80(x+y ) 44x 18(y+z)

8.0g 2.2g 1.8g

80(x+y)/8.0g = 44x/ 2.2g = 18(y+z)/ 1.8g

x = y = z

堿式碳酸銅的化學式為：CuCO3·Cu(OH)2·H2O

點睛∶本題主要考查堿式碳酸銅的制備，分解產(chǎn)物以及探究CO還原CuO所得固體產(chǎn)物的成分。