Question

自然界存在的碳酸鹽類銅礦(如孔雀石、石青等)的化學(xué)組成為：aCuCO₃·bCu(OH)₂(a、b為正整數(shù)，且a≤2,b≤2)。

(1)將孔雀石、石青礦樣分別加鹽酸至完全溶解，耗用HCl物質(zhì)的量與產(chǎn)生CO₂物質(zhì)的量之比：孔雀石為4∶1；石青為3∶1。則它們的化學(xué)組成為：

孔雀石：_________，石青：_________。

(2)今有一份碳酸鹽類銅礦樣品，將其等分為A、B兩份。然后，加鹽酸使A樣品完全溶解，產(chǎn)生CO₂ 3.36 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，加熱B樣品，使其完全分解，得到20 g CuO。試計算并確定該礦石的化學(xué)組成。

(3)某碳酸鹽類銅礦樣加酸完全溶解后，產(chǎn)生CO₂ 6.72 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，這份礦樣中CuO含量不低于_________g。

(4)設(shè)某碳酸鹽類銅礦樣的質(zhì)量為A g，所含CuO質(zhì)量為G g，加酸完全溶解后，產(chǎn)生的CO₂的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)為V L，則含銅礦樣的A、V、G之間的關(guān)系式為：_________。

Answer 1

(1)CuCO₃·Cu(OH)₂2CuCO₃·Cu(OH)₂

(2)CuCO₃·Cu(OH)₂與2CuCO₃·Cu(OH)₂

(3)36  (4)

解析:

本題以銅礦樣的組成分析為素材，通過變換已知條件、設(shè)問角度、數(shù)據(jù)的設(shè)置方式(由具體數(shù)據(jù)到字母數(shù)據(jù))，使得題目由簡單到復(fù)雜，由具體到抽象，由正向思維到逆向討論推理，層層深入，體現(xiàn)了對思維的深刻性、靈活性與嚴(yán)密性的考查。

    鑒于題目只涉及礦樣、耗酸量、生成CO₂量、CuO量四個量間的關(guān)系，可將銅礦樣通式aCuCO₃·bCu(OH)₂拆分重組為(a+b)CuO—aCO₂作為計算關(guān)系式，以簡化思維。

(1)由關(guān)系式：

(a+b)CuO—aCO₂—2(a+b)HCl

          a     2(a+b)

          1     4

          1     3

據(jù)已知：孔雀石

由得：

則孔雀石組成為：CuCO₃·Cu(OH)₂。

由得：，據(jù)a、b為正整數(shù)，且a≤2,b≤2,則石青組成為：2CuCO₃·Cu(OH)₂。

(2)由關(guān)系式(a+b)CuO—aCO₂

得：。

根據(jù)a、b為正整數(shù)且a≤2、b≤2，由于,所以該礦石為混合物，其化學(xué)組成為CuCO₃·Cu(OH)₂與2CuCO₃·Cu(OH)₂的混合物。

(3)設(shè)CuO的物質(zhì)的量為n(CuO)。

(a+b)CuO—aCO₂

n(CuO)=0.3()mol當(dāng)b=1且a=2時，得n(CuO)的最小值。

則：n(CuO)=0.3(1+)mol=0.45 mol

m(CuO)_最小=80 g·mol^-1×0.45 mol=36 g。

(4)根據(jù)n(CuCO₃)=n(CO₂)

n〔Cu(OH)₂〕=n(CuO)-n(CuCO₃)

則：A=m(CuCO₃)+m〔Cu(OH)₂〕