Question

(15分)堿式碳酸銅的成分有多種，其化學(xué)式一般可表示為xCu(OH)₂·yCuCO₃。

(1)孔雀石呈綠色，是一種名貴的寶石，其主要成分是Cu(OH)₂·CuCO₃。某興趣小組為探究制取孔雀石的最佳反應(yīng)條件，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn)1：將2.0mL 0.50 mol·L^–1的Cu(NO₃)₂溶液、2.0mL 0.50 mol·L^–1的NaOH溶液和0.25 mol·L^–1的Na₂CO₃溶液按表Ⅰ所示體積混合。

實(shí)驗(yàn)2：將合適比例的混合物在表Ⅱ所示溫度下反應(yīng)。

實(shí)驗(yàn)記錄如下：

表Ⅰ                                       表Ⅱ

編號(hào)	V (Na2CO3)/mL	沉淀情況		編號(hào)	反應(yīng)溫度/℃	沉淀情況
1	2.8	多、藍(lán)色		1	40	多、藍(lán)色
2	2.4	多、藍(lán)色		2	60	少、淺綠色
3	2.0	較多、綠色		3	75	較多、綠色
4	1.6	較少、綠色		4	80	較多、綠色(少量褐色)

 

①實(shí)驗(yàn)室制取少許孔雀石，應(yīng)該采用的最佳條件是                                。

②80℃時(shí)，所制得的孔雀石有少量褐色物質(zhì)的可能原因是                           。

(2)實(shí)驗(yàn)小組為測(cè)定上述某條件下所制得的堿式碳酸銅樣品組成，利用下圖所示的裝置(夾持儀器省略)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

步驟1：檢查裝置的氣密性，將過(guò)濾、洗滌并干燥過(guò)的樣品置于平直玻璃管中。

步驟2：打開活塞K，鼓入空氣，一段時(shí)間后關(guān)閉，稱量相關(guān)裝置的質(zhì)量。

步驟3：加熱裝置B直至裝置C中無(wú)氣泡產(chǎn)生。

步驟4：                                           (請(qǐng)補(bǔ)充該步操作內(nèi)容)。

步驟5：稱量相關(guān)裝置的質(zhì)量。

①裝置A的作用是                ；若無(wú)裝置E，則實(shí)驗(yàn)測(cè)定的x/y的值將         。(選填“偏大”、“偏小”或“無(wú)影響”)。

②某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采集了如下數(shù)據(jù)：

A．反應(yīng)前玻璃管與樣品的質(zhì)量163.8g      B．反應(yīng)后玻璃管中殘留固體質(zhì)量56.0g

C．裝置C實(shí)驗(yàn)后增重9.0g                D．裝置D實(shí)驗(yàn)后增重8.8g

為測(cè)定x/y的值，你認(rèn)為可以選用上述所采集數(shù)據(jù)中的            (寫出所有組合的字母代號(hào))任一組即可進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)你的計(jì)算結(jié)果，寫出該樣品組成的化學(xué)式                         。

 

Answer 1

【答案】

 (1) ①n[Cu(NO₃)₂]:n(NaOH) : n(Na₂CO₃)=2:2:1    75℃    ②有少量孔雀石受熱分解為CuO

 (2)打開活塞K，繼續(xù)通一段時(shí)間空氣       ①除去空氣中的CO₂和H₂O      偏小

②BC、BD、CD(3分)       5Cu(OH)₂·2CuCO₃

(除倒數(shù)第二空3分外，其余每空2分，最佳條件缺一扣1分，答錯(cuò)不給分。共15分)

【解析】

試題分析：(1) ①由表中數(shù)據(jù)，0.25mol·L^–1的Na₂CO₃溶液2mL時(shí)生成的堿式碳酸銅最多，此時(shí)n[Cu(NO₃)₂]:n(Na₂CO₃)=2:1；當(dāng)溫度在75℃，生成的堿式碳酸銅最佳。②溫度較高，少量孔雀石受熱分解生成CuO，孔雀石中含有的少量褐色物質(zhì)是氧化銅。

(2)反應(yīng)完畢后，需要繼續(xù)通空氣，讓裝置冷卻。①裝置A堿石灰是干燥劑，可吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，防止對(duì)裝置CD增重的數(shù)據(jù)造成影響，裝置E的作用是防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進(jìn)入D裝置，D裝置是吸收生成的二氧化碳的，C裝置是吸收生成的水的，如果沒(méi)有裝置E，會(huì)使D裝置質(zhì)量增重偏大，即生成的二氧化碳質(zhì)量偏大，則x/y的值會(huì)偏小。

②堿式碳酸銅分解的化學(xué)方程xCu(OH)₂·yCuCO₃ (x+y)CuO + xH₂O + yCO₂↑

要測(cè)定的值，可以測(cè)定生成的水和二氧化碳的質(zhì)量，即測(cè)定C裝置增重的質(zhì)量和D裝置增重的質(zhì)量；故可選CD。

xCu(OH)₂·yCuCO₃  (x+y)CuO + xH₂O + yCO₂↑

18x    44y

9g     8.8g

∴

若測(cè)出反應(yīng)后玻璃管中樣品的質(zhì)量以及裝置C增重的質(zhì)量，即已知生成的氧化銅和水的質(zhì)量，可求出的值；故可選BC。

xCu(OH)₂·yCuCO₃ (x+y)CuO + xH₂O + yCO₂↑

(x+y)×80   18x

56g        9g

∴

同樣若已知反應(yīng)后玻璃管中樣品的質(zhì)量以及裝置D增重的質(zhì)量，即已知生成的氧化銅和二氧化碳的質(zhì)量，可求出出的值；故可選BD。

xCu(OH)₂·yCuCO₃ (x+y)CuO + xH₂O + yCO₂↑

(x+y)×80         44y

56g              8.8g

∴

考點(diǎn)：化學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合考查，包括實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)裝置、誤差分析、數(shù)據(jù)處理及根據(jù)化學(xué)方程式的計(jì)算。