Question

6．堿式碳酸銅可表示為：xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O，實(shí)驗(yàn)室用氫氣還原法測(cè)定堿式碳酸銅組成，裝置如下．
（1）寫出xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O與氫氣反應(yīng)的化學(xué)方程式xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O+（x+y）H₂=（x+y）Cu+xCO₂+（x+2y+z）H₂O；
（2）實(shí)驗(yàn)裝置用下列所有儀器連接而成，按氫氣流方向的連接順序是（填入儀器接口字母編號(hào)）：a→k，j→gf（hi）→de（ed）→hi（gf）→bc（cb）→l
（3）稱取19.1g某堿式碳酸銅樣品，充分反應(yīng)后得到9.6g殘留物，生成4.4g二氧化碳和5.4g水．該樣品的結(jié)晶水質(zhì)量為1.8 g，化學(xué)式為2CuCO₃•Cu（OH）₂•2H₂O；
（4）某同學(xué)以氮?dú)獯�替氫氣，并用上述全部或部分儀器來測(cè)定堿式碳酸銅的組成，你認(rèn)為是否可行？請(qǐng)說明理由可行，根據(jù)反應(yīng)xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O=（x+y）CuO+xCO₂↑+（y+z）H₂O↑，依據(jù)堿式碳酸銅、CuO、CO₂和H₂O質(zhì)量（或其中任意三個(gè)量），即可計(jì)算出其組成．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)CuCO₃受熱分解得到CuO和CO₂、Cu（OH）₂受熱分解得到CuO和H₂O，然后氫氣與CuO反應(yīng)生成水，所以xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O與氫氣反應(yīng)的產(chǎn)物有：Cu、CO₂、H₂O，最后根據(jù)將堿式碳酸銅前面系數(shù)定為1，根據(jù)反應(yīng)前后各原子種類和個(gè)數(shù)不變配平．
（2）本實(shí)驗(yàn)的原理，用干燥的氫氣與堿式碳酸銅反應(yīng)，通過測(cè)定生成的二氧化碳和水以及反應(yīng)后固體的質(zhì)量來確定物質(zhì)的組成，為防止空氣中CO₂和H₂O進(jìn)入U(xiǎn)型干燥裝置，可在最后再連接一個(gè)盛有堿石灰的干燥裝置來吸收空氣中的二氧化碳和水；
（3）根據(jù)化學(xué)方程式生成物之間的質(zhì)量關(guān)系求出x、y、z，根據(jù)生成的水和反應(yīng)物中水的關(guān)系求解水的質(zhì)量．
（4）根據(jù)反應(yīng)xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O=（x+y）CuO+xCO₂↑+（y+z）H₂O↑，依據(jù)堿式碳酸銅、CuO、CO₂和H₂O質(zhì)量（或其中任意三個(gè)量），即可計(jì)算出其組成．

解答 解：（1）xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O與氫氣反應(yīng)的產(chǎn)物有：Cu、CO₂、H₂O，方程式為：xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O+（x+y）H₂=（x+y）Cu+xCO₂+（x+2y+z）H₂O，故答案為：xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O+（x+y）H₂=（x+y）Cu+xCO₂+（x+2y+z）H₂O；
（2）本實(shí)驗(yàn)的原理，用干燥的氫氣與堿式碳酸銅反應(yīng)，通過測(cè)定生成的二氧化碳和水以及反應(yīng)后固體的質(zhì)量來確定物質(zhì)的組成，為防止空氣中CO₂和H₂O進(jìn)入U(xiǎn)型干燥裝置，可在最后再連接一個(gè)盛有堿石灰的干燥裝置來吸收空氣中的二氧化碳和水；氫氣流方向的連接順序是a→k，j→gf（hi）→de（ed）→hi（gf）→bc（cb）→l，故答案為：a→k，j→gf（hi）→de（ed）→hi（gf）→bc（cb）→l；
（3）xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O+（ x+y）H₂=（x+y）Cu+xCO₂↑+（x+2y+z）H₂O
                                                                   64（x+y）   44x          18（x+2y+z）
                                                                   9.6g            4.4g               5.4g
$\frac{64（x+y）}{9.6g}$=$\frac{44x}{4.4g}$，解得：2y=x
$\frac{44x}{4.4g}$=$\frac{18（x+2y+z）}{5.4g}$，解得：z=x
令x=2，則y=1，z=2，則化學(xué)式為2CuCO₃•Cu（OH）₂•2H₂O，化學(xué)方程式為2CuCO₃•Cu（OH）₂•2H₂O+3H₂=3Cu+2CO₂↑+6H₂O，由化學(xué)方程式可以看出，堿式碳酸銅每2個(gè)水分子能生成6個(gè)水分子，即生成的水中堿式碳酸銅中水占了$\frac{1}{3}$，因此堿式碳酸銅中水的質(zhì)量為：5.4g×$\frac{1}{3}$=1.8g，
故答案為：1.8；2CuCO₃•Cu（OH）₂•2H₂O；
（4）根據(jù)反應(yīng)xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O=（x+y）CuO+xCO₂↑+（y+z）H₂O↑，依據(jù)堿式碳酸銅、CuO、CO₂和H₂O質(zhì)量（或其中任意三個(gè)量），即可計(jì)算出其組成，
故答案為：可行，根據(jù)反應(yīng)xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O=（x+y）CuO+xCO₂↑+（y+z）H₂O↑，依據(jù)堿式碳酸銅、CuO、CO₂和H₂O質(zhì)量（或其中任意三個(gè)量），即可計(jì)算出其組成．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)組成的實(shí)驗(yàn)探究，關(guān)鍵是配平化學(xué)方程式、分析出實(shí)驗(yàn)原理及其計(jì)算、根據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算，注意題干信息的理解應(yīng)用，題目難度中等．