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。

⑴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：

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)

表Ⅰ                                   表Ⅱ

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

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

⑵實(shí)驗(yàn)小組為測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，將過濾、洗滌并干燥過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中無氣泡產(chǎn)生。

步驟4：      。

步驟5：稱量相關(guān)裝置的質(zhì)量。

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

②某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過程中采集了如下數(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)）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】

⑴①n[Cu(NO₃)₂]︰n(Na₂CO₃)=2︰1、75℃    ②Cu(OH)₂受熱分解為CuO

⑵繼續(xù)通一段時(shí)間空氣至裝置冷卻    ①除去空氣中的CO₂和H₂O   偏小

②BC、BD、CD   5Cu(OH)₂·2CuCO₃

【解析】（1）①根據(jù)表2可知，溫度為75℃時(shí)，生成的孔雀石，因此溫度應(yīng)該控制再75℃。根據(jù)表1控制，當(dāng)碳酸鈉溶液的體積是2.0ml時(shí)，生成的孔雀石多，此時(shí)n[Cu(NO₃)₂]︰n(Na₂CO₃)=0.5︰0.25＝2︰1.

②孔雀石受熱易分解，所以溫度過高時(shí)，Cu(OH)₂受熱分解為CuO。

（2）微粒把反應(yīng)中產(chǎn)生的CO₂和水蒸氣全部被吸收，再冷卻時(shí)，應(yīng)該繼續(xù)通一段時(shí)間空氣至裝置冷卻 。

①由于空氣中含有水蒸氣和CO₂所以利用堿石灰來除去空氣中的CO₂和H₂O。若無裝置E，則D裝置質(zhì)量會(huì)偏大，導(dǎo)致CO₂的質(zhì)量偏多，所以x/y的值將偏小。

②要計(jì)算x/y的值，則需要知道生成物水和CO₂的質(zhì)量。由于反應(yīng)后玻璃管中殘留固體質(zhì)量是氧化銅，所以正確的組合是BC、BD、CD 。裝置C實(shí)驗(yàn)后增重9.0g，則水是0.5mol。裝置D實(shí)驗(yàn)后增重8.8g，則CO₂是0.2mol，所以x/y的值2.5，因此化學(xué)式5Cu(OH)₂·2CuCO₃。